顕微分光・マイクロ電気化学法による界面電子移動反応ダイナミクス

使用显微光谱和微电化学方法研究界面电子转移反应动力学

• 批准号: 09237203
• 负责人: 喜多村 昇
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09237203/
• 关键词: レーザー捕捉; 微小油滴; 顕微分光; マイクロ電気化学; サイズ依存性; 電子移動; 物質移動

レーザー光により微小な液滴を電極上の任意の位置に配置し,液滴と周囲の溶液の間の電子移動反応を電気化学的に誘起するとともに,その過程を顕微分光・電気化学法により直接的に測定することを試みた。その結果,半径5μm以上の液滴については,液滴/水界面を経た電子移動速度は液滴サイズの減少とともに大きくなることを見いだした。これは,水中から球形の液滴界面への物質供給は3次元的であり,液滴サイズの減少により液滴の表面積/体積比が増大することによるサイズ効果であることを明らかにした。さらに,電子移動速度の界面電位依存性についても検討し,これをマ-カス理論からの予測と比較検討することができた。一方,半径5μm以下の液滴について全く異なる電子移動速度の液滴サイズ依存性が観測された。即ち,半径5μm以下の液滴における界面電子移動速度は液滴の表面積/体積比では説明できず,単位表面積あたりの電子移動速度定数は液滴サイズの減少とともに遅くなった。界面電位依存性,電子移動と共役する液滴/水間のイオン移動の効果,さらには界面活性剤の添加効果などの実験から,半径5μm以下の液滴における特異な界面電子移動速度は液滴/水界面の構造の変化によるものであることを明らかにした。微小な球形液/液界面の特徴的な現象を初めて明らかにした。

使用激光将微小液滴放置在电极上的任意位置，通过电化学方式引发液滴与周围溶液之间的电子转移反应，并尝试使用显微光谱学和电化学方法直接观察该过程。结果，我们发现对于半径为 5 μm 或更大的液滴，通过液滴/水界面的电子传输速率随着液滴尺寸的减小而增加。这表明，从水到球形液滴界面的物质供应是三维的，并且是由于液滴尺寸减小而导致液滴表面积/体积比增加而产生的尺寸效应。此外，我们研究了电子转移速率的界面电位依赖性，并将其与马库斯理论的预测进行了比较。另一方面，对于半径小于 5 μm 的液滴，观察到电子转移速率对液滴尺寸的依赖性完全不同。也就是说，半径小于5μm的液滴中的界面电子传递速率不能用液滴的表面积/体积比来解释，并且随着液滴尺寸的减小，单位表面积的电子传递速率常数变得更慢。通过界面电位依赖性、与电子转移共轭的液滴与水之间的离子转移效应以及添加表面活性剂的影响等实验，我们发现半径为5μm或5μm的液滴中独特的界面电子转移速率据透露，这是由于水界面结构的变化所致。我们首次阐明了微观球形液/液界面的特征现象。

项目成果

喜多村 昇: "Effects of Light Scattering Coefficient of Adsorbent in Diffuse Reflectance Spectroscopy of Dye-doped Microparticles." Analytical Sciences. 13・5. 791-796 (1997)

Noboru Kitamura：“吸附剂的光散射系数对染料掺杂微粒的漫反射光谱的影响。”13・5（1997）。

喜多村 昇: "Microspectroscopic Analyses of Dye Distribution Characteristics in Single Microcapsules." Analytical Chemistry. 70・1. 111-116 (1998)

Noboru Kitamura：“单微胶囊中染料分布特征的显微光谱分析”70・1（1998）。

喜多村 昇: "Direct Excitation Energy-Transfer as a Novel Technique for in Situ Measurements of Ion-Exchange Processes in Single Polymer Particles." Analytical Chemistry. 70・1. 105-110 (1998)

Noboru Kitamura：“直接激发能量转移作为单一聚合物颗粒离子交换过程的新技术”70・1（1998）。

喜多村 昇: "A Microspectroscopic Study on Dye Association at a Single Laser-Trapped Water Droplet/Oil Interface." Langmuir. 3・7. 1996-2000 (1997)

Noboru Kitamura：“单激光捕获水滴/油界面处的染料关联的显微光谱研究”，1996-2000 年。

喜多村 昇: "Optical Transformation and Fission of Single Giant Vesicles in Water by Radition Force." Journal of American Chemical Society. 120・8. 1942-1943 (1998)

Noboru Kitamura：“辐射力对水中单个巨型囊泡的光学转化和裂变”，美国化学会杂志 120・8（1998 年）。