赤外表面増強場を用いた振動誘起表面反応の制御

使用红外表面增强场控制振动引起的表面反应

基本信息

批准号：
17750117
负责人：
山方啓
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

Siプリズム上に微粒子構造を形成したPt薄膜に赤外パルスを照射すると表面に垂直な方向にのみ強い赤外電場が形成される。本研究はこの強い光電場を振動誘起表面反応の制御と反応過程の観察に利用しようとするものである。Pt電極表面にポンプ光を照射した際の吸着分子の変化をピコ秒時間分解観察する中で、電極界面の水分子が加熱されるとその配向が変化して電位が変化し、吸着したCOの振動数が変化する現象を見いだした。本年度は、この振動数変化を利用して、電気二重層界面における溶媒分子の配向変化速度を調べた。電解質にLiClO_4、溶媒にH_2O,CH_3OH,NH_2CHO,CH_3CNを用いた場合、配向変化の速度はH_2O(250ps)>CH_3OH(150ps)【approximately equal】NH_2CHO(150ps)>CH_3CN(100ps)の順に速くなり、溶媒間に働く水素結合の強さが配向変化速度を支配することが分かった。次に、H_2Oの場合、電解質にLiClO_4,HClO_4,過塩素酸テトラエチルアンモニウム塩(TEA^+ClO_4^-),臭化ブチルエチルアンモニウム塩(TBA^+Br^-)を用いると、強く水和するLi^+,H^+イオンの場合には水の配向変化に200-250psかかるのに、疎水性イオンでできたアルキルアンモニウム塩を使うと、アルキル基が長くなるにつれて150から100ps以下に遅くなった。これは、水和イオンは電気二重層の水分子と強力な水素結合ネットワークを形成して配向変化を遅くするのに対し、疎水イオンは水分子間の水素結合を破壊して配向変化を加速することを意味している。電気二重層界面の溶媒分子の配向変化速度は電子移動速度や物質輸送速度を決定する重要な役割を果たしているが、ほとんど調べられていない。バルク中の水の配向緩和速度は8ps程度であり、本研究の結果は電気二重層界面における水分子の特異性を示している。

当将红外脉冲应用于Si Prism上具有细粒子结构的PT薄膜时，仅在垂直于表面的方向上形成强红外电场。这项研究试图使用强大的光电场来控制振动诱导的表面反应并观察反应过程。在平时分解的观察过程中，当泵光被照射到PT电极表面时，吸附分子的变化时，我们发现，当电极界面处的水分子加热时，其方向变化，潜在的变化，并且Adsorbed CO的频率发生了变化。今年，我们使用这种频率变化来检查电动双层界面处溶剂分子的方向变化速率。 When LiClO_4 is used as the electrolyte and H_2O, CH_3OH, NH_2CHO, and CH_3CN are used as the solvent, the speed of orientation change is increased in the order of H_2O (250 ps)>CH_3OH (150 ps) [approximately equal] NH_2CHO (150 ps)>CH_3CN (100 ps), and it was found that the strength of hydrogen bonds acting between溶剂控制方向变化率。接下来，在h_2o的情况下，当liclo_4，hclo_4，四乙基氨基氯酸盐（茶^^+clo_4^ - ）和丁基乙基溴化盐盐（tba^+br^ - ）被用作电解质，用作电位的盐分，在使用强度的盐分中，+hymmem and immem and immem a^+hymmem a^+y^+hymmem n^+hymmem n^+li^+^+^+^+^+^+^+。疏水离子，烷基的时间越长，其慢于150 ps的速度慢。这意味着水合离子与电气双层中的水分子形成强大的氢键网络，以减慢方向的变化，而疏水离子破坏了水分子之间的氢键并加速方向变化。电气双层界面处溶剂分子的方向变化速率在确定电子传输速率和材料传输速率方面起着重要作用，但研究很少。散装中水的取向弛豫率约为8 ps，这项研究的结果表明，在电动双层的界面上，水分子的特异性。