時間分解準弾性レーザー散乱法の開発と液液界面の物質移動機構解析への応用

準弾性レーザー散乱法に高サンプリング周波数のFFTアナライザ及び低ノイズの半導体励起YAGレーザーを適用したことにより、その時間分解能を従来の3秒から1.6ミリ秒に改善することに成功した。S/N比は従来と比べて100倍程度向上した。準弾性レーザー散乱法を界面活性分子の液液界面での挙動追跡、及び液液界面領域の密度評価に適用した。陽イオン性界面活性剤セチルトリメチルアンモニウムブロマイド(CTAB)水溶液、陰イオン性界面活性剤ドデシルスルホン酸ナトリウム(SDS)、及び非イオン性界面活性剤(Triton X100)を水/ニトロベンゼン界面に注入し、その後の液液界面での分子数密度の変化をモニターしたところ、界面分子数密度は一時的に急増した後、徐々に減少して平衡に達することがわかった。その経時変化を解析した結果、CTABミセルは界面近傍で崩壊し単分子膜となって界面に吸着することがわかった。SDSの場合は臨界ミセル濃度以上のとき、界面に凝集体を形成することがわかった。Triton X100の場合にも臨界ミセル濃度を境として分子集合状態が変化することがわかった。これらイオンの電荷による違いを液液界面固有の構造と物性と関連づけて考察した。また、準弾性レーザー散乱法を相間移動触媒反応系に適用し、反応物の反応比率などを見積もり、主に反応が進行する場所がバルク領域なのか、液液界面領域なのかを推定した。現在、経験的に知られている最適な触媒濃度を、準弾性レーザー散乱で計測した界面領域の分子数密度から理論的に算出する方法を検討中である。

準弾性レーザー散乱法に高サンプリング周波数のFFTアナライザ及び低ノイズの半導体励起YAGレーザーを適用したことにより、その時間分解能を従来の3秒から1.6ミリ秒に改善することに成功した。S/N比は従来と比べて100倍程度向上した。準弾性レーザー散乱法を界面活性分子の液液界面での挙動追跡、及び液液界面領域の密度評価に適用した。陽イオン性界面活性剤セチルトリメチルアンモニウムブロマイド(CTAB)水溶液、陰イオン性界面活性剤ドデシルスルホン酸ナトリウム(SDS)、及び非イオン性界面活性剤(Triton X100)を水/ニトロベンゼン界面に注入し、その後の液液界面での分子数密度の変化をモニターしたところ、界面分子数密度は一時的に急増した後、徐々に減少して平衡に達することがわかった。その経時変化を解析した結果、CTABミセルは界面近傍で崩壊し単分子膜となって界面に吸着することがわかった。SDSの場合は臨界ミセル濃度以上のとき、界面に凝集体を形成することがわかった。Triton X100の場合にも臨界ミセル濃度を境として分子集合状態が変化することがわかった。これらイオンの電荷による違いを液液界面固有の構造と物性と関連づけて考察した。また、準弾性レーザー散乱法を相間移動触媒反応系に適用し、反応物の反応比率などを見積もり、主に反応が進行する場所がバルク領域なのか、液液界面領域なのかを推定した。現在、経験的に知られている最適な触媒濃度を、準弾性レーザー散乱で計測した界面領域の分子数密度から理論的に算出する方法を検討中である。