Molecular scale dynamics of micelles through refractive index during microwave irradiation

昨年度の成果として、研究目的を達成するための装置であるマイクロ波照射中の液体の屈折率測定装置を完成させた。水に対して、各マイクロ波出力おける照射中、照射後の屈折率を算出できた。そこで、本年度は、純水から徐々に分子量の大きな溶質を添加し、種々の溶液の屈折率測定を行った。例えば、食塩水のマイクロ波照射中、照射後の屈折率の経時変化によると、純水よりもマイクロ波による屈折率低減効果が小さくなることがわかった。これは、ナトリウムイオンや塩素イオンと溶媒分子である周囲水分子から構成される溶媒和の安定性が原因と考えられる。イオン付近の水分子が強固に溶媒和を構成するため、その後のマイクロ波照射で溶媒和周囲の水分子が振動・回転した場合でも、溶媒和自体は比較的安定して存在する。そのため、イオンを含む溶媒和を中心とした水素結合ネットワークの崩壊が少なかった。さらに、イオンの存在により溶媒和が安定する影響が強く、マイクロ波照射による水分子の振動・回転により一部崩壊した水素結合ネットワークの再構築も純水よりも速くなったと考えられる。この効果は、イオンの濃度に強く影響し、高濃度ほど、マイクロ波による屈折率の低下割合が小さく、また、照射後の屈折率の回復も速くなった。一方で、エタノール水溶液は、純水の時と比べて、大きなエタノール分子が水素結合ネットワークに入り込むことによりその構造はいびつとなり、安定性を欠くことになる。そのため、マイクロ波照射によって、このネットワーク構造が純水よりも崩壊しやすくなったため、エタノール水ではマイクロ波の影響が大きくなった。このように、マイクロ波照射中や照射後の屈折率にとって、水素結合のネットワークがもっとも重要な因子であることがわかった。今年度、当初に想定した界面活性剤水溶液、糖類や高分子水溶液等に対して、徐々に分子量を大きくしていき、最終年度は、当初の目標を達成する。

昨年度の成果として、研究目的を達成するための装置であるマイクロ波照射中の液体の屈折率測定装置を完成させた。水に対して、各マイクロ波出力おける照射中、照射後の屈折率を算出できた。そこで、本年度は、純水から徐々に分子量の大きな溶質を添加し、種々の溶液の屈折率測定を行った。例えば、食塩水のマイクロ波照射中、照射後の屈折率の経時変化によると、純水よりもマイクロ波による屈折率低減効果が小さくなることがわかった。これは、ナトリウムイオンや塩素イオンと溶媒分子である周囲水分子から構成される溶媒和の安定性が原因と考えられる。イオン付近の水分子が強固に溶媒和を構成するため、その後のマイクロ波照射で溶媒和周囲の水分子が振動・回転した場合でも、溶媒和自体は比較的安定して存在する。そのため、イオンを含む溶媒和を中心とした水素結合ネットワークの崩壊が少なかった。さらに、イオンの存在により溶媒和が安定する影響が強く、マイクロ波照射による水分子の振動・回転により一部崩壊した水素結合ネットワークの再構築も純水よりも速くなったと考えられる。この効果は、イオンの濃度に強く影響し、高濃度ほど、マイクロ波による屈折率の低下割合が小さく、また、照射後の屈折率の回復も速くなった。一方で、エタノール水溶液は、純水の時と比べて、大きなエタノール分子が水素結合ネットワークに入り込むことによりその構造はいびつとなり、安定性を欠くことになる。そのため、マイクロ波照射によって、このネットワーク構造が純水よりも崩壊しやすくなったため、エタノール水ではマイクロ波の影響が大きくなった。このように、マイクロ波照射中や照射後の屈折率にとって、水素結合のネットワークがもっとも重要な因子であることがわかった。今年度、当初に想定した界面活性剤水溶液、糖類や高分子水溶液等に対して、徐々に分子量を大きくしていき、最終年度は、当初の目標を達成する。