強い水素間反発相互作用によるPd 表面での水素吸着構造変化

摘要

水素は金属結晶構造に沿って規則的に配置されることから、気体に比して極めて高い水素充填密度を実現することができる。このことから、エネルギー蓄蔵のため金属中に水素を吸蔵することが考えられてきた。一方、水素原子の1s 電子状態は真空中で極めて低い-13.6eV にあり、一般的に固体金属の価電子帯よりも低い位置にある。このため、水素原子は金属固体中に入ると、金属の価電子帯より電子を受け取り、負に帯電して真空中よりもエネルギー的に安定化する。ところが、水素原子はバルク固体中よりも表面近傍でより安定であることが知られてきており、水素吸蔵に影響すると考えられる。さらに表面では遮蔽がなく水素同士が直接波動関数で相互作用すると想定され、水素吸着構造の変化をPd(111)表面でPhase を使って理論的に探ることにした。