In situ analysis of microchemical reactions by temperature and material combination Raman spectral imaging

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では微小空間の温度と分子構造とを同時かつ複合的に測る新規分光イメージングを構築する。当該年度は、前年度に行ったマイクロ合成反応追跡についてより詳細な解析をするとともに、類似の研究をさまざまな混合系に対して実施してきた。1,2-ジクロロエタン（DCE）とシクロヘキサン・アセトンとの混合を追跡し、トランス-ゴーシュ異性化反応と分子間相互作用の変化について分析した。この分子は極性の低い（あるいは高い）溶媒と混合することで回転異性体の存在比を変える分子である。Y字型流路による急速混合反応において、DCEの局所的な濃度変化に回転異性体比の変化が完全には追随していないことが示された。さらに、ラマンスペクトルの低振動数領域に見られる分子間振動の変化を多変量解析によって調べると、混合後の時間経過に従ってDECと溶媒の相互作用が発現すること、それが回転異性体比の変化と相関していることが示唆された。エタノールと水の混合を追跡し、水素結合に基づく低振動数ラマンスペクトルの変化を調べた。この系の低振動数ラマンスペクトルは、両者の線型結合でよく近似できることが知られており、このことから、溶液中でのエタノール・水クラスターの存在が示唆されている。このスペクトルが急速混合によってどのように変化するかを調べた。混合直後から数秒の時間スケールで、混合スペクトルの線型結合からのずれは比較的増加することが明らかになった。このことは、クラスター的な混合から徐々に分子レベルでの混合に変化する過程を追跡していると考えられる。上記の混合系にては、エタノールの水和熱も考慮に入れる必要がある。当該年度は、また、ラマンスペクトルを用いたエタノール・水・水溶液の温度測定の正確性を高めるための研究も行った。同一の強度補正・解析手法を用いることで、低振動数ラマンスペクトルからこれらの液体の温度を正確に決められることを示した。