Adsorption and desorption characteristics of amphiphiles at solid/non-aqueous solution interfaces

• Project/Area Number: 16K05669
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: SAKAI Kenichi 東京理科大学, 理工学部先端化学科, 講師 (20453813)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 両親媒性物質 / 吸着 / 界面 / 原子間力顕微鏡 / 水晶振動子マイクロバランス

Outline of Final Research Achievements

The adsorption of amphiphiles at solid/non-aqueous solution interfaces was characterized.
(1) Oleic acid-based gemini amphiphiles spontaneously form a rigid adsorption film at a silica/ester-oil interface. This adsorption film modifies friction property effectively.
(2) Polyoxyethylene-type nonionic amphiphiles can adsorb at a silica/aprotic ionic liquid interface even in the presence of water. In particular, solvophobic amphiphiles yield a repeated structure of micellar aggregates or adsorption layers formed between the silica surface and a cantilever.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

エステル油中におけるオレイン酸系ジェミニ型両親媒性物質の吸着挙動と摩擦挙動を明らかとし，それらの関連性について考察した。低環境負荷な機能性物質とされるジェミニ型両親媒性物質は，摩擦調整剤としての潜在性も有していることが示唆された。
また，イオン液体は有機合成反応における低環境負荷な溶媒として注目されているほか，電気化学デバイスや潤滑油としての活用など，応用分野が拡大されている。本研究成果は，非水媒体中における両親媒性物質の吸着挙動を明らかとし，かつ，こうした産業分野の発展に資していると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Friction and Adsorption Properties of Oleic Acid-Based Gemini Amphiphile at Silica/Ester Oil Interfaces (2019)
  • Author(s): Kenichi Sakai, Ryo Ishimado, Yuichiro Takamatsu, Masaaki Akamatsu, Hideki Sakai
  • Journal Title: Journal of Oleo Science Volume: 68 Issue: 6 Pages: 567-572
  • DOI: 10.5650/jos.ess19015
  • NAID: 130007660462
  • ISSN: 1345-8957, 1347-3352
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 固／液界面における吸着現象の解析：原子間力顕微鏡（AFM）と水晶振動子マイクロバランス（QCM-D）の活用 （総説） (2018)
  • Author(s): 酒井健一
  • Journal Title: 日本接着学会誌 Volume: 54 Pages: 459-465
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterizing solid/ionic liquid interfaces in the presence of water and nonionic surfactants (2016)
  • Author(s): Kenichi Sakai, Kohei Okada, Takeshi Misono, Takeshi Endo, Masahiko Abe, Hideki Sakai
  • Journal Title: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects Volume: 509 Pages: 433-439
  • DOI: 10.1016/j.colsurfa.2016.09.026
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] オレイン酸系ジェミニ型界面活性剤吸着系での固体／極性油界面における摩擦特性 (2018)
  • Author(s): 石間戸凌・高松雄一朗・赤松允顕・酒井健一・酒井秀樹
  • Organizer: トライボロジー会議2018秋 伊勢
• [Presentation] 固体／非水溶液界面に対するオレイン酸系ジェミニ型界面活性剤の摩擦および吸着特性 (2018)
  • Author(s): 石間戸凌・高松雄一朗・赤松允顕・酒井健一・酒井秀樹
  • Organizer: 2018年度 材料技術研究協会討論会
• [Presentation] 固／液界面での吸着現象：基礎研究から実践的な研究まで (2018)
  • Author(s): 酒井健一
  • Organizer: 日本化学会 関東支部栃木地区講演会（2018年度第2回）
  • Invited
• [Presentation] Adsorption Characteristics of Amphiphiles at Solid/Liquid Interfaces (2018)
  • Author(s): Kenichi Sakai
  • Organizer: ACS on Campus
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Adsorption of Oleic Acid-Based Gemini Surfactants at the Silica/Oil Interface (2017)
  • Author(s): Ryo Ishimado, Yuichiro Takamatsu, Masaaki Akamatsu, Kenichi Sakai, Hideki Sakai
  • Organizer: The Asian Conference on Oleo Science 2017 (ACOS2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] オレイン酸系ジェミニ型界面活性剤の酸化鉄／エステル油界面に対する吸着特性 (2017)
  • Author(s): 石間戸凌・高松雄一朗・赤松允顕・酒井健一・酒井秀樹
  • Organizer: 第7回CSJ化学フェスタ2017
• [Presentation] 原子間力顕微鏡と水晶振動子マイクロバランスを併用した固／液界面現象の理解 (2017)
  • Author(s): 酒井健一
  • Organizer: 日本油化学会 洗浄・洗剤部会主催 第49回洗浄に関するシンポジウム
  • Invited