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実験と理論計算の連携による溶液界面構造の微視的解明

通过实验和理论计算的协作对溶液界面结构进行微观阐明

基本信息

批准号：
20038003
负责人：
森田明弘
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

溶液界面の微視的な構造情報を得るために、和周波発生(SFG)分光と分子動力学(MD)シミュレーションは代表的な手法として広く認識されている。本研究では、代表者が開発してきたSFG分光の理論解析手法に基づいて、代表者(森田)による界面のMD計算と分担者(大内、宮前)によるSFG実験との緊密な共同研究を推進し、溶液界面の構造を精密に解析する方法論を実証することを目的としている。本年度は、イオン液体および硫酸水溶液の界面を対象として、SFG実験とMD計算との精密な比較・検討を実施した。イオン液体は、アルコールなど極性がほぼ同等の他の液体と混ざらずに液液界面を形成する。これは従来の化学的な常識に合わない結果であり、界面構造の特徴を解明する必要がある。和周波分光とMD計算によって、イオン液体とアルコールの界面では、アルキル基の多い疎水的な領域が存在することを示唆する結果を得た。また硫酸水溶液の界面は、大気中における硫酸エアロゾルの表面反応の場を与えるものであるが、表面でのイオン解離平衡を含めた分子レベルの構造は不明であった。本研究では和周波実験と分子シミュレーションの共同で、表面層において硫酸種のイオン解離平衡がバルク中とほぼ同等であることを明らかにした。これは表面層における酸解離平衡において、イオン種を区別して検出した初めての例となった。

Weishi app for structural information of solution interface is used to analyze and analyze the molecular dynamics (MD) of SFG spectroscopy. This study aims to develop a methodology for the theoretical analysis of SFG spectroscopy based on the representative (Morita), the MD calculation of the interface, and the close joint study of SFG implementation based on the representative (Ouchi, Miyamae). This year, the interface of liquid and sulfuric acid solution was compared and analyzed accurately. The liquid phase, polarity and other liquid phases form a liquid-liquid interface. The results of this combination of chemical knowledge and the characteristics of interface structure are necessary to understand. The results show that the interface between the electronic liquid and the optical fiber exists in many areas of optical fiber based on frequency spectroscopy and MD calculations. Sulfuric acid aqueous solution interface, large gas, sulfuric acid, surface reaction field, surface dissociation equilibrium, molecular structure unknown In this study, the molecular dissociation equilibrium in the surface layer was studied. The acid dissociation equilibrium of the surface layer is different from that of the surface layer.