固液臨界現象の探索：物理的特徴および機構の調査

固液临界现象的探索：物理特性和机制的研究

• 批准号: 21K03490
• 负责人: 名越 篤史
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kokushikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03490/
• 关键词: １次相転移; 固液臨界点; 多孔性物質; 水; トリステアリン; 圧力印可; 氷; 超臨界状態; 1次相転移; 圧力印加

本研究の２年目に実施した内容について概要を報告する。まず、開発を行っていた高圧下温度変調示差走査型熱量計だが、測定感度が低く多孔性試料内のわずかな融解熱を観測できていない。圧媒体の存在下で散逸する熱量が大きいため、圧力以外の物理量を変えながら温度変調熱測定を実施することを検討している。次に、水以外で固液相転移類似の現象を示す物質として、棒状の分子形状をもつトリステアリンについてメソ細孔内での融解現象を調査した結果について報告する。メソ細孔内でトリステアリンは棒状の分子が単純かつ平行に配列したα相を形成することがわっている。今年度は、トリステアリンを水のような小分子でも結晶化しない1.1 nmの細孔径を持つシリカゲルや、細孔径2.1 nmのメソポーラスシリカ細孔に封じたところ、断熱型熱量計による精密熱容量測定によってどちらも結晶化し、昇温方向で明瞭な融解ピークを示すことがわかった。また、網目状で歪な細孔形状をもつシリカゲル細孔では、結晶化・融解のヒステリシスが観測されたが、１次元シリンダー状のメソポーラスシリカ内では過冷却せず２次転移のような結晶化・融解の相転移を示すこともわかった。これは、おそらく１次元シリンダー細孔内で融解したトリステアリンはα相と同じように細孔に平行に整列していて、結晶相と液体相が類似の構造を持っているからと予想される。このことは、水が低温で氷類似の水素結合ネットワークを形成していることと整合的である。一方で、このことを確認するために細孔内のトリステアリンの構造解析を、外部機関である電通大のDSC-XRD同時測定や物材研の温度可変型高輝度・高感度型粉末X線回折装置を用いて確認したが、有用なデータをとることができなかった。2.1 nm細孔内に2,3しか分子が整列していないため、周期構造を検出することが難しかったのだと理解される。

我们将报告本研究第二年所进行的内容的概述。首先，在开发的高压下，温度调节差扫描量热仪的测量敏感性较低，并且未观察到多孔样品内的融合热量。因为在存在压力介质的情况下散发的热量很大，所以我们正在考虑进行温度调节热量测量，同时改变压力以外的物理量。接下来，我们将报告研究三脂蛋白中介质中的熔融现象的结果，tristearin具有类似杆状的分子形状，作为一种表现出类似的固液相转变现象的物质。在中孔中，发现三肌蛋白会形成一个简单的平行α相，其中排列了棒状分子。今年，当Tristearin被密封到硅胶中，孔径为1.1 nm，即使没有小分子（例如水）也不会结晶，孔径为2.1 nm，孔隙孔孔的孔隙均为2.1 nm，两者都通过精确的热量测量，使用绝缘量热量计结晶，并且发现了清晰的融化峰值峰值升高的峰值峰值升高。此外，在硅胶孔中观察到结晶和熔化的滞后孔，具有网状，孔状的孔形状，但还发现，在一维圆柱体中的介孔硅胶中，它没有过冷，并且相似于二级过渡的相相变。这可能是因为在一维圆柱孔中熔化的三角蛋白与孔平行于孔相同，而晶体和液相具有相似的结构。这与低温下的冰样氢键网络的形成是一致的。另一方面，为了证实这一点，使用外部发动机，同时测量DSC-XRD在牙术大学确认了毛孔中三肌蛋白的结构分析，以及从材料研究所中获得了可变的高度温度高亮度高亮度的高亮度高亮度，高敏感性粉末X射线衍射设备，但无法获得有用的数据。可以理解，周期性结构的检测很困难，因为在2.1 nm孔内仅对齐2或3个分子。