固液界面における準束縛溶媒分子の配向緩和ダイナミクス

固液界面准约束溶剂分子的取向弛豫动力学

• 批准号: 20050002
• 负责人: 山方 啓
• 金额: $ 2.18万
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20050002/
• 关键词: 親水性・疎水性相互作用; 疎水性水和; 水和殻の崩壊; 電気二重層; 赤外分光; 静電相互作用

水分子と物質のあいだに働く親水性・疎水性相互作用は周りの水分子の構造とダイナミクスに影響を与え、分子の反応性や機能性を支配している。昨年度、我々は疎水性のテトラアルキルアンモニウムイオン(R_4N^+)に電場をかけて疎水分子で修飾した電極表面に押しつけると、イオンの疎水性水和殻が破壊され、同時に界面の水分子が追い出される現象をはじめて観測した。本年度は、親水性イオンを用いて親水性-疎水性、疎水性-疎水性物質が接近するとき、間にある水分子の特異的な挙動について調べた。COが吸着したPt電極表面の水分子は、3670cm^<-1>に疎水界面に特有なFree OHに帰属されるバンドを与える。この表面に親水性イオン(Na^+,Mg^<2+>,Zn^<2+>,Me_4N^+)が近づくと、このFree OHが容易に追い出され、代わりにカチオンに配位した水が3600cm^<-1>に新しいバンドを与えることを観測した。一方、Pr_4N^+などの疎水性イオンが接近した場合、疎水性水和殻に帰属される強く水素結合したバンドが3500～3000cm^<-1>に現れた。このとき、Free OHはある閾値の電位より低い領域ではほとんど減少しないことから、疎水性イオンが疎水表面の水を押しのける過程にはエネルギー障壁があることが分かった。これらの違いは、イオンの水和構造の違いにある。親水性イオンの場合、第一水和圏の水分子はOHを外側に向け、第二、三水和圏へと水素結合が発展するのに対して、疎水性イオンの場合、水素結合は第一水和殻内の水分子同士を結合させる方向に向いているため、第二水和圏との相互作用は小さい。これらの水素結合の方向の違いが、表面に接近した際に表面の水分子の構造に異なる影響を与えると考えられる。また、固体表面へのイオンの接近はイオンそのものの水和殻を破壊することを観測した。

水分子与物质之间作用的亲水和疏水相互作用会影响周围水分子的结构和动力学，管理分子的反应性和功能。去年，我们首次观察到，当疏水四烷基铵离子（R_4N^+）被应用于用疏水分子修饰的疏水电极的表面时，离子的疏水水壳被破坏，并同时驱动了界面处的水分子。今年，我们研究了水分子在使用亲水离子接近亲水性养殖和疏水物质之间的特定行为。由CO吸附的Pt电极表面上的水分子给出了3670 cm^<-1>一个谱带分配给疏水界面所特有的自由OH。当亲水离子（na^+，mg^<2+>，zn^<2+>，me_4n^+）接近该表面时，自由OH很容易被驱动，而是在3600 cm^<-1>的阳离子上协调的水为新带提供了一个新带。另一方面，当疏水离子（如Pr_4n^+）接近时，归因于疏水水分壳的强氢键带出现在3500-3000 cm^<-1>上。目前，自由OH在一定阈值潜力以下的区域几乎没有降低，因此发现疏水离子在疏水表面上将水推出的过程中存在一个能屏障。这些差异在于离子水合结构的差异。在亲水离子的情况下，第一个水合区域中的水分子向外指向其向外指向，氢键形成第二个和三氢化球，而在疏水离子的情况下，氢键是指向第一个水合壳中的水分子与第二种水合物相互作用的方向，因此，第二种水分是小水合物。人们认为，氢键方向的这些差异在接近表面时对表面上水分子的结构有不同的影响。还观察到，接近固体表面会破坏离子本身的水合壳。

项目成果

ビピリジン分子による電解水素発生の促進-有機分子による反応活性サイトの創成-

联吡啶分子促进电解氢生成-有机分子产生反应活性位点-

• 发表时间: 2009
• 作者: 豊田真司;他;國西剛基;細井 綾子;内田太郎・山方啓・佐々木陽一・大澤雅俊
• 通讯作者: 内田太郎・山方啓・佐々木陽一・大澤雅俊

lectrolysis of water on Ag electrode Accelerated by the adsorption of 4, 4'-bipyridine

水在银电极上的电解 通过 4, 4-联吡啶的吸附加速

• 发表时间: 2008
• 作者: Yamakata;A. ; Uchida;T. ; Os awa;M.
• 通讯作者: M.

CO/Pt電極界面における電気二重層の構造ダイナミクス

CO/Pt电极界面双电层的结构动力学

• 发表时间: 2008
• 期刊: 表面科学 29
• 作者: 久保友明;他;山方啓・大澤雅俊
• 通讯作者: 山方啓・大澤雅俊

「酸化チタン」、『色材顔料・色素の設計と開発発色・着色メカニズムから各種応用製品まで』

「氧化钛」、「色料颜料及颜料的设计、开发，从颜色形成、着色机理到各种应用产品」

• 发表时间: 2008
• 作者: Yamakata;A. ; Uchida;T. ; Os awa;M.;山方啓;山方啓;山方啓
• 通讯作者: 山方啓

電極界面における水和イオンの構造とダイナミクス

电极界面水合离子的结构和动力学

• 发表时间: 2008
• 作者: 山方啓;大澤雅俊
• 通讯作者: 大澤雅俊