単一液滴のサイズ依存反応

单液滴尺寸依赖性反应

• 批准号: 10207201
• 负责人: 喜多村 昇
• 金额: $ 23.94万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10207201/
• 关键词: レーザー捕捉; 単一液滴; 顕微分光; ピコ秒ダイナミクス; サイズ依存性; 界面電子移動; 界面物質移動; 光反応; アイクロフローセル; レーザー補足; マイクロフローセル

単一微粒子のレーザー捕捉・顕微分光・電気化学測定法を駆使して、単一液滴の反応や現象のサイズ依存性を探索するとともに、その原因の解明を目的として研究を行った。油水エマルション系および単一油滴における芳香族炭化水素の光シアノ化反応:油水エマルション系における微小油滴/水界面を経た物質移動を利用し、芳香族炭化水素と電子受容体との間の光誘起電子移動を経由した芳香族炭化水素の効率的な光シアノ化反応を見出した。例えば、ベンゾニトリル:水=1:100の油水エマルションにおいてピレンの光反応を行った場合、油滴中におけるピレンカチオンラジカルの生成と水中への分配、さらに水相における青酸イオンとの反応によって1-シアノピレンが収率=80%で生成することを明らかにした。ピレンの他に、フェナンスレン、ナフタレン、N-エチルカルバゾール、1,10-フェナントロリン、ペリレンなどの様々な芳香族炭化水素や含窒素芳香族化合物がシアノ化されることを確認した。また、ピレンの系においてシアノ化収率に対する油水エマルションの回転撹拌数依存性を検討したところ、回転数の増大とともに収率は向上し、油滴サイズ依存性が示唆された。そこで、ペリレンの光シアノ化反応を例として単一油滴毎の測定を試みた。単一油滴をレーザー捕捉しながら、キセノン光を照射して光反応を行い、反応の進行を顕微蛍光法により追跡した。光照射とともにペリレンの蛍光強度は減少し、それにつれて1-シアノペリレンの蛍光が新たに現われた。これをスペクトル分解することにより、ペリレンの消費速度と1-シアノペリレンの生成速度を油滴毎に見積もった。その結果、消費速度、生成速度ともに油滴サイズの減少とともに速くなり、油滴サイズ依存性が確認できた。反応においてはカチオンラジカルの水中への分配が含まれることから、油滴サイズの減少により表面積/体積比が増大し、これを反映してサイズ依存性が現われるものと考えられる。本研究を通して、新たな反応と油滴サイズ依存性を見出すことができた。

単 a micro particle の レ ー ザ ー capture, 顕 differential optical, electric 気 chemical assay を 駆 make し て, a droplet の 単 応 や phenomenon の サ イ ズ dependency を explore す る と と も に, そ の reason の interpret を purpose と し を line っ て research た. Department of oil-water エ マ ル シ ョ ン お よ び 単 a drip に お け る aromatic coking water element の light シ ア ノ anti 応 : oil-water エ マ ル シ ョ ン department に お け る tiny oil/water interface を 経 た matter mobile を し, aromatic coking water element と electronic by the capacity of body と の の between light induced electronic mobile を 経 by し た aromatic coking water element の sharper rate な light シ ア ノ turn against 応 を see out Youdaoplaceholder0 た. Example え ば, ベ ン ゾ ニ ト リ ル : water = 1:100 の oil-water エ マ ル シ ョ ン に お い て ピ レ ン の light anti 応 を line っ た occasions, oil droplets に お け る ピ レ ン カ チ オ ン ラ ジ カ ル の generated と water へ の allocation, さ ら に water phase に お け る green acid イ オ ン と の anti 応 に よ っ て 1 - シ ア ノ ピ レ ン が 収 rate = 80% で generated す る こ と を Ming ら に に た. ピ レ ン の に, フ ェ ナ ン ス レ ン, ナ フ タ レ ン, N - エ チ ル カ ル バ ゾ ー ル, 1, 10 - フ ェ ナ ン ト ロ リ ン, ペ リ レ ン な ど の others 々 な aromatic coking water contains や smothering, aromatic compounds が シ ア ノ change さ れ る こ と を confirm し た. ま た, ピ レ ン の is に お い て シ ア ノ change rate of 収 に す seaborne る oil-water エ マ ル シ ョ ン の back planning 撹 mix several dependency を beg し 検 た と こ ろ, back to the planning の raised large と と も に は upward し 収 rate, oil droplets サ イ ズ dependency が in stopping さ れ た. そ こ で, ペ リ レ ン の light シ ア ノ turn against 応 を example と し て 単 a oil drop their の determination を try み た. 単 a drip を レ ー ザ ー capture し な が ら, キ セ ノ ン を sunlight し て light anti 応 を い, anti 応 の for を 顕 micro 蛍 method に よ り tracing し た. Light と と も に ペ リ レ ン の 蛍 light intensity は reducing し, そ れ に つ れ て 1 - シ ア ノ ペ リ レ ン の 蛍 light が new た に now わ れ た. こ れ を ス ペ ク ト ル decomposition す る こ と に よ り, ペ リ レ ン の consumption speed と 1 - シ ア ノ ペ リ レ ン の generating speed を oil droplets in their に see product も っ た. そ の result, consumption rate, generating speed と も に droplets サ イ ズ の reduce と と も に speed く な り, oil droplets サ イ ズ dependency が confirm で き た. Anti 応 に お い て は カ チ オ ン ラ ジ カ ル の water へ の distribution contains が ま れ る こ と か ら, oil droplets サ イ ズ の reduce に よ り large surface area/volume ratio が raised し, こ れ を reflect し て サ イ ズ dependency が now わ れ る も の と exam え ら れ る. This study を tong し て, new た な anti 応 と droplets サ イ ズ dependency を shows す こ と が で き た.

项目成果

八尾 浩史: "Fragile Arrangements of Self-Organized J Aggregates of Pseudoisocyanine Dye at a Glass/Solution Interface"Physical Chemistry Chemical Physics. 1(19). 4629-4633 (1999)

Hiroshi Yao：“玻璃/溶液界面处假异花青染料自组织 J 聚集体的脆弱排列”物理化学化学物理 1(19) 4629-4633。

中谷 清治: "Intrinsic Droplet Size Effect on Mass Transfer across a Single-Microdroplet/Water Interface: Role of Adsorption on a Spherical Liquid/Liquid Boundary" Journal of Physical Chemistry B. 102(8). 2908-2013 (1998)

Seiji Nakatani：“单微滴/水界面传质的固有液滴尺寸效应：球形液/液边界上的吸附作用”物理化学杂志 B. 102(8) (1998)。

石坂 昌司: "Excitation Energy Transfer from Sulforhodamine 101 to Acid Blue 1 at a Liquid/Liquid Interface : Experimental Approach to Estimate Interfacial Roughness"Analytical Chemistry. 71(16). 3382-3389 (1999)

Masashi Ishizaka：“液/液界面处从磺基罗丹明 101 到酸性蓝 1 的激发能量转移：估计界面粗糙度的实验方法”分析化学 71(16) 3382-3389。

金 幸夫: "Microspectroscopic Analyses of Dye Distribution Characteristics in Single Microcapsules." Analytical Chemistry. 70(1). 111-116 (1998)

Yukio Kim：“单个微胶囊中染料分布特征的显微光谱分析”70(1) (1998)。

中谷清治: "A Study on Liquid/Liquid Extraction into Single Picoliter Droplets and in situ Electrochemical Microanalysis."Analytical Chemistry. 72(2). 339-342 (2000)

Seiji Nakatani：“单皮升液滴的液/液萃取和原位电化学微量分析”。分析化学 72(2) 339-342 (2000)。