平成13年度研究成果報告　

　　当研究課題は、主に超音速分子線を利用して凝集分子へのエネルギー移動のダイナミクスを解明し、凝集体表面において新しい表面プロセスを展開することを目的としている。これまでの研究成果を以下に示す。

(1) 水分子凝集体表面におけるアンモニア分子のエネルギー移動

最近、領域代表者である川合らのグループによって水分子凝集体表面にアンモニア分子が分子状吸着すること、および分子状吸着状態からの溶解過程においてエネルギー障壁が存在することが明らかにされた。そこで昇温による水分子凝集体表面におけるアンモニア分子の溶解過程の解明を目指してエネルギー移動について調べた。アンモニア分子が吸着した水分子凝集体（アンモニア／水）を昇温するとアンモニア分子が水分子凝集体に溶解し下地の金属表面に到達することが川合らによって発見されたが，我々は温度と水分子凝集体厚さを変化させた。図１は，アンモニア／水を113 Kまで昇温したときに下地金属（Pt）に到達したアンモニア分子の相対量を水分子凝集体の厚さに対してプロットしたものである。厚くなるに従って到達量が減少していることが分かる。このデータにはアンモニアの溶解速度に関する情報が含まれており解析を行っている。また、アンモニア分子の吸着した水分子凝集体表面へのキセノン照射によってアンモニア分子の溶解が誘起されることを見出した。

(2) Cs単原子層にて修飾されたPt(111)表面におけるCH4分子のエネルギー移動

分子凝縮体表面へのエネルギー移動のダイナミクスを理解するため、Cs原子層吸着Pt(111)表面において超音速CH4分子の散乱過程（付着確率、散乱角度分布、散乱速度分布）を計測した。その結果、低被覆率のCs吸着によってCH4分子の衝突解離が大きく抑制されることが明らかになった（図２参照）。散乱角度分布、速度分布の変化が観測されないことから、散乱ダイナミクスにおける変化よりむしろ表面電子状態の変化によると考えられる。すなわち、仕事関数の低下によりCH4分子の感じる反発ポテンシャルが表面外側に延びるため解離反応が抑制されると解釈される。この解釈は、走査トンネル顕微鏡を用いて同表面上で観測された、広域的な電子状態密度減衰係数の顕著な減少によって裏付けられた。

論文リスト

1. Collision induced phenomena on CO/H/Ni(100) surface.: T. Takaoka, M. Inamura, S. Yanagimachi, and I. Kusunoki, J. Chem. Phys.,116(2002), 8634-8635.

2. A Study of Collision-Induced Desorption of N2 on the Ni(100) Surface Using Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Tsuyoshi Takaoka, Masanori Terahara, Miki Inamura, Mihoko Ohashi, and Isao Kusunoki, Jpn. J. Appl. Phys. in printing.

3. 超音速分子線散乱技術を用いた表面化学反応の研究、山本 恵彦、真空 44 (2001) 1005.

4. Dynamics and thermal stability of Cs super-structures on a Pt(111) surface, T.Kondo, H.Kozakai, T.Sasaki and S.Yamamoto, J.Vac.Sci.Technol A19 (6) (2001) 2866.

5. Rainbow scattering of CH4 and C2H6 molecular beams from a LiF(001) surface: Dependence on incident kinetic energy and molecular anisotropy, T.Kondo, T.Tomii, S.Yagyu and S.Yamamoto, J.Vac.Sci.Technol A19 (5) (2001) 2468.

6. Speed distribution of C2H6 molecular beam scattered through chattering collision on a LiF(001) surface, T.Tomii, T.Kondo, S.Yagyu and S.Yamamoto, J.Vac.Sci.Technol A19 (2) (2001) 675.

7. Molecular beam studies on inelastic collision processes of methane molecules at a Pt(111) surface, S.Yagyu, Y.Kino, T.Hiraoka, M.Sasaki and S.Yamamoto, Appl.Surf.Sci. 169/170 (2001) 122.

8. Dissociative chemisorption of CH4 on a cesiated Pt(111) surface studies by supersonic molecular beam scattering techniques, T. Takahiro, T. Sasaki, and S. Yamamoto, J. Chem. Phys. 116 (2002) 7673.

9. Formation and destruction dynamics of Cs monolayer on a Pt(111) surface, T.Kondo, H.Kozakai, T.Sasaki, S.Yagyu and S.Yamamoto, Proc. 6th Int. Symp. on Advance Physical Fields (Growth of Well-defined Nanostructures) (2001) 216.

10. 局所トンネル障壁高さ計測、山田 洋一、アッサウィン スィンサップ、佐々木 正洋、

山本 恵彦、真空 (2002) in printing.

11. Pt(111)表面でのCH4分子の解離吸着反応に及ぼすCs吸着の影響と反応過程

近藤 剛弘、佐々木 崇、山本 恵彦 真空 (2002) in printing.

12. Local Tunneling Barrier Height Studies of the Initial Stage of Cs Adsorption on a Si(111) 7x7 Surface, Yoichi Yamada, Asawin Sinsarp, Masahiro Sasaki and Shigehiko Yamamoto, Jpn. J. Appl. Phys. (2002) in press

13. STM/Local Tunneling Barrier Height Studies on the Cs Adsorption on a Pt(111) Surface, Yoichi Yamada, Asawin Sinsarp, Masahiro Sasaki and Shigehiko Yamamoto Jpn. J. Appl. Phys. (2002) in press.