京都大学ELCAS(エルキャス)

平成27年度以前のレポート

化学

化学の2013年1月5日の内容はこちら

実習指導

八田 振一郎(表面化学研究室 助教)

チューター

野間 俊(修士課程 1回生)
中野 佳津子(理学部 4回生)

ボランティア

なし

実施場所

理学部6号館 表面化学研究室

実習内容

3次元結晶を切断した時、切断面ごとに特有の周期構造があることやその周期構造と化学結合との関係を学習した。また、その周期性を知るためには、低速電子線の回折パターンを用いることが有用であることを学習した。実際に、作図ソフトを用いて周期構造を描いて OHP シートに印刷し、レーザー光を用いて回折パターンを得た。さらにその回折パターンの解析も行った。

マイクロチューブの回折パターン
マイクロチューブの回折パターン

作図した周期模様の回折パターンの観察
作図した周期模様の回折パターンの観察


模型を用いた結晶構造と表面構造の説明
模型を用いた結晶構造と表面構造の説明


受講生の感想

  • 物質に光をあてて、その回折で表面の様子を観察するという手法は、これまでの実習で何度か出会ったことがありましたが、機械の中ですべて行われていて、できあがった縞模様を見るだけだったので、このように目の前で実際に回折や干渉が起こっている様子を確認できたのは、とても嬉しかったです。金属の表面観察は固体の金属片を用意して、光をあてているだけだと思っていたので、実際は試料版に均一に金属を蒸着させて光をあてるのだと知り驚きました。また個人的に色素増感型太陽電池を研究していて、導電性ガラスになじみがあったので、ガラスにインジウムを蒸着させて、酸化インジウムの導電性ガラスを作るというお話がとても興味深かったです。
  • 今日は、「表面化学」というものを学習しました。タイトルを見たときに、どういった分野なのか疑問に思いましたが、タイトル通り表面の原子構造や原子の運動、化学反応などを研究するそうです。表面の原子配列の周期性を調べるために、デモとしてレーザーを使ってスクリーンに写る模様を観察しました。原子の間隔が広ければ広いほどスクリーンに写る模様の間隔も広くなると予想していましたが、実際は全く逆で驚きました。
  • 表面化学と聞いてはじめはどんなことを研究しているのか分かりませんでしたが、面によって同じ物質でも性質が違ったり、構造を模型やスライドでみていくうちに大変興味深い研究だなと思うようになりました。表面を調べる方法には電子や光を使うものがあるというのはなんとなく分かったのですが、実際に見て、さらに原子を1コずつうごかすことができるような顕微鏡があるとは知らず驚きました。
    また、低速電子回折法でみた回折パターンはすごくきれいで、それからμm単位の正確な値を実際にだすことができることに驚きました。
  • 今回は、表面化学研究室での体験学習でした。金属の表面での化学反応はいつも学校で書いている化学反応式のように単純にあるものとあるものを合わせると新たなものができるという1つのプロセスではなくいくつものプロセスを踏んでいるという事実を教えられ、驚きました。次回は金属などの表面の原子配列を調べるそうなので楽しみです。
  • 今日は表面化学という初めて聞いた分野がどのようなことを研究する分野であるのかといったプレゼンテーションと、実際にレーザーポインターを使った回折実験を行いました。プレゼンテーションでは、普段反応式を覚えるだけで終わってしまう化学反応が実はミクロな部分で様々な条件を伴い反応をくり返していることがわかりました。そして走査トンネル顕微鏡を使うことで、微小単位のものを1つずつ動かすことができるようになった、という話も聞いて、科学分野の発展に驚きました。実験では実際に計測することで、d がわかり、目に見えない距離が計算できるとわかりました。再来週も頑張りたいと思います。今日はありがとうございました。

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