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親水性物質の水和機構の解明―これまでにない広帯域分光法による統一的解釈―

Research Project

Project/Area Number 15J07440
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

佐川 直也  東京農工大学, 連合農学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2017: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords水和 / 誘電緩和 / 近赤外分光 / テラヘルツ分光 / 親水性 / 親水基 / 分子ダイナミックス / 誘電緩和法 / 近赤外分光法 / テラヘルツ分光法 / 近赤外 / テラヘルツ
Outline of Annual Research Achievements

平成29年度は、前年度に引き続き様々な親水性物質の水和挙動についてテラヘルツ域に至る誘電緩和測定結果に基づき議論した。また、最終年度であるためこれまでに得られた結果の総括を行った。研究対象には、これまで高い親水性を有すると考えられてきた高極性である一方、電子供与性の指標であるドナー数(DN)が小さいニトロおよびシアノ化合物と比較的大きなDNを有するエーテル基、水酸基およびアミド基をそれぞれ有する水溶性物質を対象とした。
前年度に引き続き、DNの異なる官能基を有する様々な水溶性物質に関して、テラヘルツ域に至る誘電緩和測定結果から水和挙動を考察した。テラヘルツ域までの誘電スペクトルには室温において緩和時間τw = 8psとτf = 0.2psに緩和モードが観測され、それぞれ、水素結合を形成した水分子と水素結合を形成していない水分子(ダングリング水)に由来する。DNの小さいニトロおよびシアノ化合物は水素結合を形成していない水分子を増加させることが前年度までに明らかとなった。1モルあたりのニトロおよびシアノ化合物はその存在によって、ダングリング水分子を0.15モル程度増加させると見積もられた。
一方でDNが比較的大きな水酸基やアミド基を有する化合物は、エーテル基と同様にダングリング水を減少させることがわかった。また、水酸基、アミド基およびエーテル基を有する化合物の存在により1ps程度に新たな緩和モードが出現することが明らかとなった。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] A Dielectric Spectroscopic Study of Ethylene Carbonate in Solution2016

    • Author(s)
      Naoya Sagawa, Shunzo Takabatake and Toshiyuki Shikata
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 89 Issue: 9 Pages: 1018-1025

    • DOI

      10.1246/bcsj.20160126

    • NAID

      130006770700

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation of Ureido Group Bearing Polymers and Their Upper Critical Solution Temperature in Water2016

    • Author(s)
      A. Fujihara, K. Itsuki, N. Shimada, A. Maruyama, N. Sagawa, T. Shikata, S. Yusa
    • Journal Title

      J. Polym. Sci., Polym. Chem.

      Volume: 54 Issue: 18 Pages: 2845-2854

    • DOI

      10.1002/pola.28183

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Pronounced Dielectric and Hydration/Dehydration Behaviors of Monopolar Poly(N-alkylglycine)s in Aqueous Solution2016

    • Author(s)
      Kengo Arai, Naoya Sagawa, Toshiyuki Shikata, Garrett L. Sternhagen, Xin Li, Li Guo, Changwoo Do, and Donghui Zhang
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 37 Issue: 37 Pages: 9978-9986

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b05379

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Viscoelastic Study of Dilute Aqueous Solution of Chemically Modified Cellulose Ethers Using Dynamic Light Scattering Techniques2016

    • Author(s)
      佐川 直也、山西 なお、四方 俊幸
    • Journal Title

      Nihon Reoroji Gakkaishi

      Volume: 45 Issue: 1 Pages: 57-63

    • DOI

      10.1678/rheology.45.57

    • NAID

      130005440026

    • ISSN
      0387-1533, 2186-4586
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Quantitative Anti-Parallel Dimer Formation Analysis of Ethylene Carbonate in Solution2016

    • Author(s)
      Shunzo Takabatake, Naoya Sagawa, and Toshiyuki Shikata
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      Volume: 89 Issue: 2 Pages: 237-242

    • DOI

      10.1246/bcsj.20150346

    • NAID

      130005125595

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dangling OH Vibrations of Water Molecules in Aqueous Solutions of Aprotic Polar Compounds Observed in the Near-Infrared Regime2015

    • Author(s)
      Naoya Sagawa and Toshiyuki Shikata
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B

      Volume: 119 Issue: 25 Pages: 8087-8095

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.5b02886

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 親水性物質の水和挙動2017

    • Author(s)
      佐川直也、四方俊幸
    • Organizer
      第44回レオロジー年会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 動的光散乱法を用いた化学修飾セルロース水溶液の高周波数域粘弾性挙動2017

    • Author(s)
      佐川直也、四方俊幸
    • Organizer
      セルロース学会第24回年次大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 広帯域分光法を用いた親水性物質の水和挙動の研究2017

    • Author(s)
      佐川直也、四方俊幸
    • Organizer
      第66回高分子討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Viscoelastic behavior of dilute aqueous solution of chemically modified cellulose in a high frequency range using dynamic light scattering techniques2017

    • Author(s)
      Naoya Sagawa, Nao Yamanishi, Toshiyuki Shikata
    • Organizer
      The 4th International Cellulose Conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 動的光散乱法を用いた高分子水溶液の高周波数域粘弾性測定2016

    • Author(s)
      佐川直也、山西なお、四方俊幸
    • Organizer
      第54回高分子と水に関する討論会
    • Place of Presentation
      東京都目黒区 東京工業大学大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2016-12-08
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 第三級アミン水溶液の構造とダイナミックス2016

    • Author(s)
      佐川直也、四方俊幸
    • Organizer
      第39回溶液化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市 産業技術総合研究所
    • Year and Date
      2016-11-10
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 第三級アミン水溶液の構造とダイナミックス2016

    • Author(s)
      佐川直也、四方俊幸
    • Organizer
      第64回レオロジー討論会
    • Place of Presentation
      大阪府吹田市 大阪大学豊中キャンパス
    • Year and Date
      2016-10-29
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 第三級アミン水溶液の構造とダイナミックス2016

    • Author(s)
      佐川直也、四方俊幸
    • Organizer
      第67回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道旭川市 北海道教育大学旭川校
    • Year and Date
      2016-09-22
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 動的光散乱法を用いた高分子水溶液の高周波数域粘弾性測定2016

    • Author(s)
      佐川直也、四方俊幸
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市 神奈川大学横浜キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Structure and Dynamics of Aqueous Solutions of Tertiary Amines2016

    • Author(s)
      Naoya Sagawa and Toshiyuki Shikata
    • Organizer
      ICR2016
    • Place of Presentation
      京都府京都市 Kyoto Terrsa
    • Year and Date
      2016-08-11
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 第三級アミン水溶液の構造とダイナミックス2016

    • Author(s)
      佐川直也、四方俊幸
    • Organizer
      第43回レオロジー学会年会
    • Place of Presentation
      東京都目黒区 東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      2016-05-12
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Hydration behavior of substances bearing tertiary amino group2015

    • Author(s)
      Naoya Sagawa and Toshiyuki Shikata
    • Organizer
      環太平洋国際化学会議2015
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
    • Year and Date
      2015-12-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高分子水溶液の高周波数域粘弾性測定法2015

    • Author(s)
      佐川直也,四方俊幸
    • Organizer
      高分子と水に関する討論会
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2015-12-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 第三級アミン水溶液の誘電緩和挙動2015

    • Author(s)
      佐川直也,四方俊幸
    • Organizer
      レオロジー討論会
    • Place of Presentation
      神戸大学工学部(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-09-23
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 第三級アミンの水和挙動2015

    • Author(s)
      佐川直也,四方俊幸
    • Organizer
      バイオレオロジー学会年会
    • Place of Presentation
      学術総合センター(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2015-06-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 親水基を有する物質の水和挙動2015

    • Author(s)
      佐川直也,四方俊幸
    • Organizer
      高分子学会年会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2015-05-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 親水基を有する物質の水和挙動2015

    • Author(s)
      佐川直也,四方俊幸
    • Organizer
      レオロジー学会年会
    • Place of Presentation
      京都大学宇治キャンパス(京都府宇治市)
    • Year and Date
      2015-05-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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