大気化学反応場としての脂肪酸単分子膜：ヘテロダイン検出和周波発生分光による描像

作为大气化学反应场的脂肪酸单层：外差检测和频率发生光谱成像

• 批准号: 22K14644
• 负责人: 野嶋 優妃
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14644/
• 关键词: 脂肪酸単分子膜; 和周波発生分光; エアロゾル表面; ヘテロダイン検出; 大気化学反応

エアロゾルは気候や人体の健康に大きな影響を与える物質であり，その生成過程において気液界面や固液界面が重要な役割を担っている．海洋由来のエアロゾル表面は脂肪酸単分子膜で覆われているが，その構造に存在する分子レベルの不均一性が存在することが示唆されており，それがエアロゾル・雲粒界面での反応機構に大きな影響を与えている可能性がある．今年度は，エアロゾル表面のモデルとなる脂肪酸単分子膜界面の分子配向について，ヘテロダイン検出振動和周波発生（HD-VSFG）分光を用いて調べた．脂肪酸は親水基であるカルボキシ基（-COOH）を有するが，カルボキシ基がプロトン解離しているかによって界面とバルクとの間の分配比が大きく異なることが報告されている．脂肪酸疎水鎖の配向は親水基の構造の影響を受けるため，脂肪酸単分子膜の微視的構造を包括的に理解するためには，空気/脂肪酸水溶液界面におけるHD-VSFGスペクトルのpH依存性を測定する必要がある．今年は脂肪酸水溶液を塩基性にし，全てのカルボキシ基がプロトン解離した状態での測定を行った．炭素数が9, 10, 11, 12の脂肪酸について表面張力濃度依存性を測定し，空気/脂肪酸水溶液界面において脂肪酸が単分子膜を形成する濃度を推定した．CH伸縮振動領域における脂肪酸塩基性水溶液表面のHD-VSFGスペクトルは，溶媒が純水の時と比べてバンド幅が太くなっており，脂肪酸疎水鎖の配向分布が純水の場合よりも広くなっていると考えられる．脂質疎水鎖のCH3伸縮振動とCH2伸縮振動のバンドの強度比から，疎水鎖に含まれるゴーシュ欠陥に関する情報を得ることができる．バンド強度比から，溶媒が塩基性の場合，純水の場合よりもゴーシュ欠陥が多く含まれることが明らかになり，その結果として脂肪酸疎水鎖の配向性が低くなったと推測できる．

气溶胶是对人体气候和健康产生重大影响的物质，气液界面和固液界面在生产过程中起着重要作用。尽管来自海洋的气溶胶表面被脂肪酸的单层覆盖，但已经提出结构中存在分子异质性，这可能会对气溶胶 - 云谷物界面的反应机理产生重大影响。今年，我们使用异差检测振荡振荡速率产生（HD-VSFG）光谱学研究了脂肪酸单层膜的界面的分子方向，该脂肪酸单层膜是气溶胶表面的模型。脂肪酸具有亲水性羧基（-COOH），但据报道，界面和散装之间的分配比大不相同，这取决于羧基是否与质子分离。由于脂肪酸的疏水链的方向受亲水群的结构的影响，以便全面地了解脂肪酸单层的显微镜结构，因此有必要测量HD-VSFG光谱在空气/脂肪酸水溶液溶液接口处的HD-VSFG光谱的pH依赖性。今年，将水性脂肪酸溶液碱性化，并在所有羧基与质子分离时进行测量。测量了表面张力浓度对脂肪酸的碳数为9、10、11和12的脂肪酸，并估计了脂肪酸在空气/脂肪酸水溶液溶液界面形成单层的浓度。 CH拉伸振动区域中脂肪酸碱性水溶液表面的HD-VSFG光谱的带宽比溶剂是纯水时的带宽较大，并且人们认为脂肪酸疏水链的方向分布比溶剂是纯水时宽。可以从疏水链中包含的GAUCHE缺陷的信息中获得CH3拉伸振动的强度比以及脂质疏水链的CH2拉伸振动。从带强度比来看，很明显，当溶剂是碱性的时，它包含比纯水时更多的GAUCHE缺陷，因此，疏水性脂肪酸的方向变得较低。

项目成果

液体脂肪酸の光反応による活性酸素の生成ー海洋表面やエアロゾル界面の化学の理解に貢献ー

通过液体脂肪酸的光反应产生活性氧 - 有助于理解海洋表面和气溶胶界面的化学 -

Direct Observation and Quantitative Measurement of OH Radical Desorption During the Ultraviolet Photolysis of Liquid Nonanoic Acid

液体壬酸紫外光解过程中OH自由基脱附的直接观察和定量测量

• DOI: 10.1021/acs.jpclett.2c02199
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Journal of Physical Chemistry Letters
• 作者: Naoki Numadate;Shota Saito;Yuki Nojima;Taka-aki Ishibashi;Shinichi Enami;and Tetsuya Hama
• 通讯作者: and Tetsuya Hama

過冷却水上に形成した脂質単分子膜のヘテロダイン検出和周波発生分光

过冷水上形成的脂质单分子层的外差检测和频发生光谱

• 发表时间: 2022
• 作者: Naoki Numadate;Shota Saito;Yuki Nojima;Taka-aki Ishibashi;Shinichi Enami;and Tetsuya Hama;野嶋優妃，石橋孝章
• 通讯作者: 野嶋優妃，石橋孝章