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Pressure-induced polyamorphic transition and dynamics of molecules in water and aqueous solutions

水和水溶液中压力诱导的多晶转变和分子动力学

基本信息

批准号：
19J02028
负责人：
佐々木海渡
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

圧力範囲0～1.5GPa、温度範囲77～298 K、周波数範囲1 mHz～10 MHzの高圧力下誘電緩和測定装置を開発し、それを用いてアモルファス氷の緩和現象の観測、グリセロール水溶液の分子ダイナミックスの観測を実施した。純粋なアモルファス氷、氷I、V、VIの誘電緩和スペクトルを測定した。アモルファス氷についてはHigh density amorphous ice (HDA)の誘電緩和を観測することができた。一方でLow density amorphous ice（LDA）の誘電緩和は観測されなかった。これは昇温でLDAが氷Iに転移してしまうためと考えられる。濃度28～100 wt.%のグリセロール水溶液の誘電緩和スペクトルを0.3および0.6GPa、130～250Kの温度範囲で測定した。水溶液のガラス転移と関係している水とグリセロールの協同的な運動と水のローカルな運動を反映していると考えられる2つの緩和過程が観測された。協同的な運動の緩和時間が100秒になる温度としてダイナミックなガラス転移温度を定義した。得られたガラス転移温度の濃度依存性はGordon-Taylor式でよく再現することができ、グリセロール濃度0に外挿することで0.3および0.6GPaでの純粋な水のガラス転移温度を見積もることができた。濃度28 wt.%のグリセロール水溶液の誘電緩和スペクトルを0～0.3GPa、140～156Kの範囲で詳細に調べ、グリセロール水溶液のガラス転移温度の温度圧力相図を決定した。この水溶液は150K付近ではおよそ0.15GPaより高圧側でHDAライクに、低圧側ではLDAライクになることがわかっている。得られた相図から、この水溶液のポリアモルフィック転移がガラス転移温度以上で起こること、つまり、液体－液体相転移の存在が示唆された。

A high pressure induction mitigation measuring device with a pressure range of 0~ 1.5 GPa, a temperature range of 77~298 K, and a frequency range of 1 mHz~10 MHz is developed. Pure High density amorphous ice (HDA) is the most common type of dielectric layer. A Low density amorphous ice (LDA) is used to induce electrical mitigation. This is the first time that I've ever seen a woman. Concentration 28~100 wt.% The induction temperature of aqueous solution was measured from 0.3 to 0.6 GPa at 130~250K. The relationship between the movement of water and the coordinated movement of water in aqueous solution is studied. The temperature of the coordinated movement is defined as the temperature of the coordinated movement is 100 seconds. The concentration dependence of the shift temperature of pure water is obtained by the Gordon-Taylor equation. Concentration 28 wt.% The induction temperature of aqueous solution is 0~0.3GPa, and the temperature range of 140~156K is determined in detail. This aqueous solution is close to 150K. It is close to 0.15 GPa. It is close to HDA on the high pressure side and close to LDA on the low pressure side. The existence of liquid-liquid phase shift is indicated by the existence of phase shift above temperature.

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

モルタルのフレッシュ特性におよぼす化学混和剤への熱刺激効果

化学外加剂的热刺激对砂浆新鲜性能的影响

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
コンクリート工学年次論文集
影响因子：
0
作者：
瀧川瑞季;佐々木海渡;喜多理王;伊達重之
通讯作者：
伊達重之

高濃度グリセロール水溶液の圧力誘起動的転移

高浓度甘油水溶液的压力诱导转变

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐々木海渡;鈴木芳治
通讯作者：
鈴木芳治

Dynamics of Uncrystallized Water, Ice, and Hydrated Polymer in Partially Crystallized Poly(vinylpyrrolidone)-Water Mixtures

部分结晶聚（乙烯基吡咯烷酮）-水混合物中未结晶水、冰和水合聚合物的动力学

DOI：
10.1021/acs.jpcb.9b11552
发表时间：
2020
期刊：
The Journal of Physical Chemistry B
影响因子：
0
作者：
Fujii Mitsuki;Sasaki Kaito;Matsui Yurika;Inoue Shiori;Kita Rio;Shinyashiki Naoki;Yagihara Shin
通讯作者：
Yagihara Shin

Heterogeneous Solvent Dielectric Relaxation in Polymer Solutions of Water and Alcohols

水和醇聚合物溶液中的非均相溶剂介电弛豫

DOI：
10.3389/fphy.2020.00084
发表时间：
2020
期刊：
Frontiers in Physics
影响因子：
3.1
作者：
Kaito Sasaki;Kenta Bandai;Masanobu Takatsuka;Mitsuki Fujii;Minato Takagi;Rio Kita;Shin Yagihara;Hiroshi Kimura;Naoki Shinyashiki
通讯作者：
Naoki Shinyashiki

高圧下での高密度アモルファス氷の誘電緩和時間に対する同位体効果

同位素对高压下致密非晶冰介电弛豫时间的影响