高感度振動分光法による水表面単分子膜の構造と反応性に関する研究

利用高灵敏度振动光谱研究水面单分子膜的结构和反应性

基本信息

批准号：
08454191
负责人：
伊藤紘一
金额：
$ 4.22万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至 1997
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)高感度赤外外部反射法を用いた長鎖脂肪酸水表面単分子膜における2価金属イオン相互作用に関する研究水表面単分子膜の赤外反射スペクトル測定用小型トラフを作成した。本装置は自動的なバリアー移動機構を備え表面圧と分子占有面積を変化させることが出来る。トラフ内の水層温度を10℃以下に保つことによって赤外光による単分子膜の撹乱をおさえて良好なスペクトル測定が可能であることを確かめた。解離状態にある一連の長鎖脂肪酸、CH_3(CH_2)_nCOOH(n=13、16、18)、とトラフに存在するBa^<2+>、Cd^<2+>、Pb^<2+>イオンとの相互作用について、分子専有面積によるCOO基の逆対称および対称伸縮振動バンドの振動数変化を詳細に測定するとともに、ab initio分子軌道計算にもとずく振動解析を行なった。その結果、各試料ともBa^<2+>イオンはCOO基とbridging型の配位構造をとり、Cd^<2+>、Pb^<2+>イオンはbidentate型配位構造をとると結論した。(2)高感度赤外外部反射法を用いたジアセチレン誘導体の水表面における構造と光重合過程に関する研究ジアセチレン誘導体、CH_3(CH_2)_<11>C≡C-C≡C(CH_2)_8COOH(DA)、について(1)と同様の研究をすすめ、特にBa^<2+>イオン存在下で配位様式が分子占有面積の減少にともなってbridging型からbidentate型へ変化することを確かめた。また紫外光照射によるDAのポリジアセチレン(PDA)生成過程をしらべ、反応の進行にともない単分子膜の規則性が増加することを見出した。(3)高感度ラマン分光法を用いたジアセチレン誘導体の水表面における光重合過程に関する研究底面に励起レーザー光入射窓を持つ(1)と同様のトラフ、液体窒素冷却CCD検出器を備えた高感度分光器(f=1.8)などを用いて全反射方式で水表面単分子膜のラマンスペクトル測定可能な装置を製作し、DA((2)参照)水表面単分子膜の構造と光重合過程について調べた。その結果、分子占有面積の大きな領域では、共役鎖長の比較的短いポリジアセチレン(PDA)が生成し小さな領域では共役鎖長の比較的短いPDAが生成することを確かめた。

(1)高灵敏度红外外反射法研究水面单分子层长链脂肪酸二价金属离子相互作用构建了用于测量水面单分子层红外反射光谱的小槽。该装置具有自动屏障移动机构，可以改变表面压力和分子占据面积。经证实，通过将槽内水层温度保持在10℃以下，可以抑制红外光对单分子膜的干扰，获得良好的光谱测量结果。一系列处于解离状态的长链脂肪酸CH_3(CH_2)_nCOOH (n=13, 16, 18)，以及Ba^<2+>、Cd^<2+>、Pb^<2+>存在于关于与离子的相互作用，我们详细测量了COO基团的反对称和对称伸缩振动带的频率随分子占据面积的变化，并基于从头算分子轨道计算进行了振动分析。结果表明，在各样品中，Ba^<2+>离子与COO基团具有桥联型配位结构，Cd^<2+>和Pb^<2+>离子具有双齿型配位结构。结构。（2）利用高灵敏度红外外反射法研究丁二炔衍生物在水表面的结构和光聚合过程丁二炔衍生物，CH_3(CH_2)_<11>C≡C-C≡C(CH_2)_8COOH (DA)，我们进行了与(1)中相同的研究，并证实，特别是在Ba^<2+>离子存在下，随着分子占据面积的减小，配位模式从桥联型转变为双齿型.我们还研究了通过紫外光照射从 DA 形成聚二乙炔 (PDA) 的过程，发现单分子层的规则性随着反应的进行而增加。 (3)利用高灵敏度拉曼光谱研究二乙炔衍生物在水面上的光聚合过程，利用灵敏度光谱仪(f=1.8)等，制作了能够测量水面单层拉曼光谱的装置。全内反射法，并研究了DA（见（2））水表面单层的结构和光聚合过程。结果，我们确认在分子占据面积大的区域中产生具有相对短的共轭链长度的聚二乙炔(PDA)，而在小区域中产生具有相对短的共轭链长度的PDA。