流体界面で自発的に積層する界面吸着多重膜の構造とその形成ダイナミクス

在流体界面自发堆叠的界面吸附多层膜的结构和形成动力学

• 批准号: 10J01420
• 负责人: 宅見 洋輝
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J01420/
• 关键词: 界面活性剤; 吸着膜; 多重膜; イオンペアー; イオン液体; X線反射率測定; 凝縮膜; 流体界面; シナジズム; 吸着ダイナミクス

界面活性剤が形成する吸着膜は通常単層であるが、陽イオン界面活性剤塩化ヘキサデシルピリジニウムと陰イオン界面活性剤ドデシル硫酸ナトリウム混合水溶液表面では単層だけでなく、自発的な多層化が起こる場合もあることを報告してきた。これまで多重膜の詳細な構造や形成ダイナミクスに関する知見を得るために、時分解反射IR法、エリプソメトリー、動的表面張力法を適用して研究を行ってきた。本年度はさらなる膜構造の詳細を明らかにするために、界面縦方向の電子密度プロファイルを与える時分解X線反射率測定を高輝度放射光施設SPring-8でのビームタイムを自ら申請し確保することで実現した。また、前年度から引き続き、親水基間に働く静電引力によるイオンペアー形成が、膜構造に及ぼす影響を、活性剤イオンと対イオンが横並びになることが報告されているイオン液体1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート(C6MIMBF4)と1-ヘキシルピリジニウムテトラフルオロボレート(C6PyBF4)について表面張力測定とその熱力学的解析により研究を行った。まず、多重膜のX線反射率測定の結果から、エリプソメトリー等のこれまでの研究から予想されていたように、膜は不均一に積層している描像が得られた。さらに、これまで不明であった1層目以降の膜状態について、空気側に積み重なるかそれとも水溶液側に成長するのかを電子密度プロファイルから明らかにすることができた。結果としては、水溶液側に成長しており、これまでの手法では不明だった膜構造の詳細についても明らかにすることができた。一方、イオン液体の系についても十分な知見が得られた。以前の研究からC6MIMBF4が膜中で形成するイオンペアーは強く、通常はイオン-双極子間相互作用で混和しやすいことが予想されるブタノールとの混合系では、混和しづらいことが明らかになっていた。今回はC6PyBF4とブタノールとを混合し、以前の結果と比較することで、これまで明らかになっていなかった膜中での水素結合の大きさについて検討した。その結果、C6PyBF4-ブタノール系でも以前と同様に混和しづらいが、吸着の剰余ギブズエネルギーの比較から、C6MIMBF4で形成される水素結合の方がC6PyBF4で形成される水素結合よりも強固であることが示唆された。

Interface active tonic が す る sorption membrane は usually 単 で あ る が, Yang イ オ ン interface active tonic salt chemical ヘ キ サ デ シ ル ピ リ ジ ニ ウ ム と Yin イ オ ン interface active tonic ド デ シ ル sulfate ナ ト リ ウ ム mixed aqueous solution surface で は 単 layer だ け で な く, since 発 な multiple stratification が up こ る occasions も あ る こ と を report し て き た. こ れ ま で detailed や な structure to form multiple membrane の ダ イ ナ ミ ク ス に masato す る knowledge を have る た め に, the decomposition reflected IR method, エ リ プ ソ メ ト リ ー applanation tonometry method, dynamic surface を applicable し を line っ て research て き た. This year は さ ら な る membrane structure の detailed を Ming ら か に す る た め に direction, interface 縦 の electron density プ ロ フ ァ イ ル を and え る decomposition when the X-ray reflectivity measurement を micromixer mixing effect degree of the emissive facilities SPring - 8 で の ビ ー ム タ イ ム を ら application し ensure す る こ と で be presently し た. ま た, former annual か ら lead き 続 き, hydrophilic group に 働 く electrostatic attraction に よ る イ オ ン ペ ア ー に が, membrane structure and ぼ す influence を, active tonic イ オ ン と イ seaborne オ ン が horizontal and び に な る こ と が report さ れ て い る イ オ ン liquid 1 - ヘ キ シ ル - 3 - メ チ ル イ ミ ダ ゾ リ ウ ム テ ト ラ フ ル オ ロ ボ レ ー ト (C6MIMBF4 ) 1 - ヘ と キ シ ル ピ リ ジ ニ ウ ム テ ト ラ フ ル オ ロ ボ レ ー ト (C6PyBF4) に つ い て surface tension measurement と そ の thermodynamics analysis に よ り を line っ た. ま ず, multiple membrane の X-ray reflectivity measurement results の か ら, エ リ プ ソ メ ト リ ー etc. の こ れ ま で の research か ら to think さ れ て い た よ う に, membrane は heterogeneity に horizon し て い る trace as が ら れ た. さ ら に, こ れ ま で unknown で あ っ た 1 layer mesh with の membrane に つ い て, empty 気 side に product み heavy な る か そ れ と も aqueous side に growth す る の か を electron density プ ロ フ ァ イ ル か ら Ming ら か に す る こ と が で き た. Results と し て は, aqueous side に growth し て お り, こ れ ま で の gimmick で は unknown だ っ た membrane structure の detailed に つ い て も Ming ら か に す る こ と が で き た. One side, the <s:1> <s:1> <s:1> liquid <s:1> is に に に て て て て な is very な and が is られた. Previous research の か ら C6MIMBF4 が membrane で forming す る イ オ ン ペ ア ー は く, usually は イ オ ン - dipole interaction between で mixed し や す い こ と が to think さ れ る ブ タ ノ ー ル と の hybrid system で は, mixed し づ ら い こ と が Ming ら か に な っ て い た. Today back は C6PyBF4 と ブ タ ノ ー ル と を mixed し, before の results と す る こ と で, こ れ ま で Ming ら か に な っ て い な か っ た membrane in で の water element combination の big き さ に つ い て beg し 検 た. そ の results, C6PyBF4 ブ タ ノ ー ル department で も と with others before に mixed し づ ら い が, sorption の turning over ギ ブ ズ エ ネ ル ギ ー の is か ら, C6MIMBF4 で form さ れ る water element combine が の C6PyBF4 で form さ れ る water element combined with よ り も strong で あ る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

Dynamic and static studies on adsorption and multilayer formation of a nionic-cationic surfactant mixed systems at the air/water interface

阴离子-阳离子表面活性剂混合体系在空气/水界面吸附和多层形成的动态和静态研究

• 发表时间: 2010
• 作者: Hiroki Takumi;Megumi Noda;Hiroki Matsubara;Takanori Takiue;Makoto Aratono
• 通讯作者: Makoto Aratono

Dynamics of condensed monolayer and multilayer formation of Hexadecvlnvridinium chloride (HPC) -Sodium dodecvlsulfate (SDS) mixed

十六烷基氯化铵(HPC)-十二烷基硫酸钠(SDS)混合的稠合单层和多层形成动力学

• 发表时间: 2012
• 作者: Hiroki Takumi;Megumi Noda;Hiroki Matsubara Takanori
• 通讯作者: Hiroki Matsubara Takanori

Study on Formation of Condensed Monolayer and Multilayer of Cetylpyridinium Chloride(CPC)and Sodium Dodecylsulfate (SDS) Mixed System on the Air/Water Interface

氯化十六烷基吡啶(CPC)与十二烷基硫酸钠(SDS)混合体系在空气/水界面形成稠合单层和多层的研究

• 发表时间: 2010
• 作者: Hiroki Takumi;Kinue Shibata;Takanori Takiue;Hiroki Matsubara;Makoto Aratono
• 通讯作者: Makoto Aratono

陽イオン-陰イオン界面活性剤混合水溶液表面に形成される吸着膜の状態と状態転移に関する研究

阴阳离子表面活性剂混合水溶液表面吸附膜的状态及态变研究

• 发表时间: 2010
• 作者: 宅見洋輝;野田恵;松原弘樹;瀧上隆智;荒殿誠
• 通讯作者: 荒殿誠

Dynamics of Condensed Monolayer and Multilayer Formation of Hexadecylpyridinium Chloride-Sodium Dodecyl Sulfate Mixed Systems at the Air/Water Interface

十六烷基氯化吡啶-十二烷基硫酸钠混合体系在空气/水界面形成稠合单层和多层的动力学

• DOI: 10.1246/cl.2012.1218
• 发表时间: 2012
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: Hiroki Takumi;Megumi Noda;Hiroki Matsubara;Takanori Takiue;Makoto Aratono
• 通讯作者: Makoto Aratono