遠紫外分光法と分子科学計算によるアルミナ表面の疎水性メカニズムの解明

利用远紫外光谱和分子科学计算阐明氧化铝表面的疏水机制

• 批准号: 16K05672
• 负责人: 後藤 剛喜
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kwansei Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-01 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16K05672/
• 关键词: アルミナ表面; 界面水分子; 水素結合; 水和状態; 遠紫外分光法; アルミナ結晶; 立体水和力; 物理化学; 表面・界面物性; セラミックス; 分子分光学; 水分子

本研究の目的は、多角入射ＡＴＲ遠紫外分光法によりアルミナ表面上の界面水分子の第一電子遷移状態を決定し、そこから界面相の拡散電気二重層中の界面水分子の水素結合状態、イオンの水和状態を電子状態から明らかにすることである。以下に、平成29年度実施した研究成果についてまとめる。(1) 様々なカチオンの水酸化物塩水溶液の遠紫外スペクトルを測定し、そのスペクトル形状に対する濃度依存性とカチオン依存性から、水酸化物イオンに水和した水分子の電子状態とその水和構造を検討した。そして量子化学計算を用いて詳細な電子状態と水和構造の関係を明らかにした。(2) 2つのアルミナ表面間（アルミナプリズムとアルミナ基板）に厚さ数十nmの超薄膜水を圧着法で外部より圧力を印加して形成し、アルミナプリズム側から薄膜水のＡＴＲ遠紫外スペクトルを測定することで、アルミナ表面上のナノ薄膜水の電子状態と水素結合構造を検討した。特にナノ薄膜水の厚みとその水素結合構造の依存性を検討したところ、薄膜の厚みが10nmより薄くなると水分子の第一電子遷移バンドが急激に高エネルギー側へ変化し、空間的な制限による立体水和力の効果でナノ薄膜水の水素結合構造はバルク状態から氷状態に急激に変化することが明らかになった。

The purpose of this study is to determine the first electron transfer state of interfacial water molecules on the surface by multi-angle incidence ATR far-ultraviolet spectroscopy, and to determine the water-element binding state, the water state, and the electronic state of interfacial water molecules in the diffusive electric double layer of the interfacial phase. The following is the research results of Heisei 29. (1)Determination of far-ultraviolet spectrum of aqueous acid compounds in aqueous solutions, concentration dependence, electron state of aqueous acid compounds, and structural analysis of water molecules Quantum chemical calculations are used to clarify the relationship between electronic states and water and structure. (2)2. Ultrathin film water with a thickness of tens of nm between the surfaces (substrates) is formed by external pressure measurement. Ultrathin film water ATR far ultraviolet measurement is carried out. The electronic state and water-element binding structure of ultrathin film water on the surfaces are discussed. In particular, the dependence of the water-element binding structure of thin films on the thickness of water is discussed. The thickness of thin films is up to 10nm. The first electron transfer of water molecules is rapidly excited.

项目成果

Cation effects on the first electronic transitions of hydrating water studied by far-UV spectroscopy and quantum chemical calculations

通过远紫外光谱和量子化学计算研究阳离子对水合水第一次电子跃迁的影响

• 发表时间: 2017
• 作者: T. Goto;A. Ikehata;Y. Morisawa;K. Bec;and Y. Ozaki
• 通讯作者: and Y. Ozaki

遠紫外領域における液体水分子の光吸収と固液界面への展開

液态水分子在深紫外区的光吸收及固液界面的发展

• 发表时间: 2017
• 作者: Kanaoka Ayumi;Tohyama Hiromi;Kunishige Sachi;Katori Toshiharu;Nishiyama Akiko;Misono Masatoshi;Nakayama Naofumi;Sakurai Hidehiro;Tsuge Masashi;Baba Masaaki;後藤剛喜
• 通讯作者: 後藤剛喜

First electronic transition and hydrogen bonding state of interfacial water on alpha-alumina surface studied by far-ultraviolet spectroscopy

远紫外光谱研究α-氧化铝表面界面水的首次电子跃迁和氢键态

• 发表时间: 2017
• 作者: T. Goto;T. Kinugasa;and Y. Ozaki
• 通讯作者: and Y. Ozaki

アルミナ表面水酸基が界面水分子の電子遷移に及ぼす影響に関する遠紫外分光研究

远紫外光谱研究氧化铝表面羟基对界面水分子电子跃迁的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: 岸部航大;後藤剛喜;尾崎幸洋
• 通讯作者: 尾崎幸洋

First electronic transition of interfacial water on alpha-alumina studied by far-ultraviolet spectroscopy

远紫外光谱研究α-氧化铝上界面水的首次电子跃迁

• 发表时间: 2016
• 作者: Takeyoshi Goto;Yukihiro Ozaki
• 通讯作者: Yukihiro Ozaki