大阪大学は2019年10月16日、動作中の金ナノギャップ電極表面の構造が原子スケールで連続的に変化する現象を世界で初めて明らかにしたと発表した。
金は化学的に不活性な金属であることから電極材料として広く利用されてきたが、動作中の電極表面の原子スケールの構造はこれまで明らかにされていなかった。
今回の研究では、高い空間分解能と時間分解能を有する環境制御型透過電子顕微鏡内で金ナノギャップ電極に電圧を印加。酸素ガスを導入することで、正極先端の結晶構造が乱れることを観察した。電圧印加を止めることで元の結晶構造に戻すことができ、ナノスケールで構造を制御できる可能性を示すという。
さらに、ナノギャップ間を金原子が移動する様子をその場で可視化することに成功。連続的に変化する構造が金の酸化物であることも解明した。この研究成果により、ナノギャップ電極におけるトンネル電子とガス分子との反応メカニズムが解明され、この反応を利用した新たなナノ材料の開発が期待できるという。
