通常のXPS装置では真空槽と光電子エネルギー分析器 (＝アナライザー) が同じ真空でつながっています. このような状態では, アナライザーがXPS測定可能な圧力が10^-6 Torr程度までであるために, 大気圧に近いような圧力での測定ができません. そこで, 真空槽内に隔壁を設けて差動排気し試料部に向かって圧力を段階的に上げることで, 準大気圧 (数Torr) でXPS測定が可能な装置を開発しました. この装置を用いることで, 実作動条件に近い条件で触媒表面がどのような構造・化学状態を持つのか, どのような状態で活性が高くなったり低くなったりするのかを調べることが可能です. これまで, 白金族金属触媒による排ガス浄化反応や銀触媒によるエチレンオキシド合成反応を始め, 色々な触媒の観測を行ってきました. この測定システムは茨城県つくば市にある高エネルギー加速器研究機構・放射光科学研究施設 (KEK-PF) のBL-13Bに準常設されています.

水素と酸素から電気エネルギーを生み出す燃料電池は次世代のエネルギー変換デバイスとして期待されています。特に白金を使わない炭素ベースの燃料電池の開発は持続的利用の観点で極めて重要です。私たちはこのような軽元素から成るエネルギー変換デバイスを作動させながら直接観測することが可能なオペランド軟X線吸収分光法の装置の開発に取り組んでいます。この開発は、筑波大・スタンフォード大・物質材料機構・高エネ研との共同研究として進めています。

赤外線の波長ごとの吸収を測る赤外吸収分光法は分子の構造や状態を調べるうえで強力な手法です。しかし、大気圧近いガス雰囲気の中で進む触媒反応を調べようとすると、ガスによる赤外線の吸収が邪魔をして触媒表面の分子の情報が得にくいことがしばしばあります。そこで、赤外線を光弾性変調器に通すことで、偏光方向を高速で切り替えた赤外線を作り出し、これによって触媒表面を観測すると、ガス成分を除去した高感度なスペクトルを得ることがきます。これを反応セルの中で触媒反応を進行させながら観測することに応用した装置を製作し、活性な触媒表面の分子の振る舞いを詳細に調べています。矢上の実験室で行っています。

触媒の表面を原子分解能で観測する顕微鏡装置です。顕微鏡ステージ上で試料温度を50 Kから400 Kまで変えることができます。超高真空環境下における触媒表面の原子構造の確認や、ガス雰囲気下での表面構造の変化を調べることができます。矢上の実験室で行っています。

オージェ電子分光装置
低速電子線回折装置　
多元金属蒸着装置
質量分析装置
昇温脱離ガス分析装置
(光)電気化学評価装置
電気炉
真空加熱炉
ガラス器具/ヒュームフード等一般的な化学実験器具
各種真空ポンプ
ソース・メジャー・ユニット
直流電源装置・高圧電源装置
デジタルマイクロスコープ
第一原理計算用ワークステーション
X線光電子分光（中央試験場共同利用装置）
走査電子顕微鏡（中央試験場共同利用装置）
原子間力顕微鏡（中央試験場共同利用装置）
など