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遠紫外分光法と分子科学計算によるアルミナ表面の疎水性メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 16K05672
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionKwansei Gakuin University

Principal Investigator

後藤 剛喜  関西学院大学, 理工学研究科, 助教 (00585961)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsアルミナ表面 / 界面水分子 / 水素結合 / 水和状態 / 遠紫外分光法 / アルミナ結晶 / 立体水和力 / 物理化学 / 表面・界面物性 / セラミックス / 分子分光学 / 水分子
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、多角入射ATR遠紫外分光法によりアルミナ表面上の界面水分子の第一電子遷移状態を決定し、そこから界面相の拡散電気二重層中の界面水分子の水素結合状態、イオンの水和状態を電子状態から明らかにすることである。以下に、平成29年度実施した研究成果についてまとめる。
(1) 様々なカチオンの水酸化物塩水溶液の遠紫外スペクトルを測定し、そのスペクトル形状に対する濃度依存性とカチオン依存性から、水酸化物イオンに水和した水分子の電子状態とその水和構造を検討した。そして量子化学計算を用いて詳細な電子状態と水和構造の関係を明らかにした。
(2) 2つのアルミナ表面間(アルミナプリズムとアルミナ基板)に厚さ数十nmの超薄膜水を圧着法で外部より圧力を印加して形成し、アルミナプリズム側から薄膜水のATR遠紫外スペクトルを測定することで、アルミナ表面上のナノ薄膜水の電子状態と水素結合構造を検討した。特にナノ薄膜水の厚みとその水素結合構造の依存性を検討したところ、薄膜の厚みが10nmより薄くなると水分子の第一電子遷移バンドが急激に高エネルギー側へ変化し、空間的な制限による立体水和力の効果でナノ薄膜水の水素結合構造はバルク状態から氷状態に急激に変化することが明らかになった。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Study of first electronic transition and hydrogen bonding state of ultra-thin water layer of nanometer thickness on an α-alumina surface by far-ultraviolet spectroscopy2018

    • Author(s)
      Goto, T. and Kinugasa, T.
    • Journal Title

      Spectrochim. Acta. A. Mol. Biomol. Spectrosc.

      Volume: 197 Pages: 133-137

    • DOI

      10.1016/j.saa.2017.12.029

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interpretation of the A-X Transition of Hydrated Protons in Aqueous Solutions Observed in the Far-UV Region with Quantum Chemical Calculations2017

    • Author(s)
      Goto, T.; Bec, K. B.; Ozaki, Y.
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      Volume: 19 Issue: 32 Pages: 21490-21499

    • DOI

      10.1039/c7cp01766a

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Correction Method for Attenuated Total Reflection -Far Ultraviolet Spectra Via the Use of Charge Transfer to Solvent Band Intensities of Iodide in the Ultraviolet Region2017

    • Author(s)
      Akifumi Ikehata, Takeyoshi Goto, Yusuke Morisawa
    • Journal Title

      Applied Spectroscopy

      Volume: 印刷中 Issue: 7 Pages: 1530-1536

    • DOI

      10.1177/0003702817704171

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 遠紫外分光の新しい応用2017

    • Author(s)
      田邊一郎、後藤剛喜、森澤勇介、尾崎幸洋
    • Journal Title

      分析化学

      Volume: 66

    • NAID

      130005691531

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct Optical Measurements of Far- and Deep-Ultraviolet Surface Plasmon Resonance with Different Refractive Indices2016

    • Author(s)
      Tanabe, I.; Tanaka, Y. Y.; Ryoki, T.; Watari, K.; Goto, T.; Kikawada, M.; Inami, W.; Kawata, Y.; Ozaki, Y.
    • Journal Title

      Opt. Express

      Volume: 24 Issue: 19 Pages: 21886-21896

    • DOI

      10.1364/oe.24.021886

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 遠紫外分光法によるアルミナ表面上界面水分子の第一電子遷移と水素結合の研究2017

    • Author(s)
      後藤剛喜、岸部航大、衣笠智也、尾崎幸洋
    • Organizer
      日本化学会 第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学日吉キャンパス (神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-17
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 遠紫外領域における液体水分子の光吸収と固液界面への展開2017

    • Author(s)
      後藤剛喜
    • Organizer
      微小領域における構造制御と計測技術の最前線
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] First electronic transition and hydrogen bonding state of interfacial water on alpha-alumina surface studied by far-ultraviolet spectroscopy2017

    • Author(s)
      T. Goto, T. Kinugasa, and Y. Ozaki
    • Organizer
      ACS 254th National Meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cation effects on the first electronic transitions of hydrating water studied by far-UV spectroscopy and quantum chemical calculations2017

    • Author(s)
      T. Goto, A. Ikehata, Y. Morisawa, K. Bec, and Y. Ozaki
    • Organizer
      ACS 254th National Meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photoabsorption of liquid water in far-ultraviolet region2016

    • Author(s)
      Takeyoshi Goto
    • Organizer
      2nd International Aquaphotomics Symposium
    • Place of Presentation
      神戸大学百年記念館 (兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2016-11-28
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] First electronic transition of interfacial water adsorbed on alumina surface studied by far-ultraviolet spectroscopy2016

    • Author(s)
      Takeyoshi Goto, Yukihiro Ozaki
    • Organizer
      SCIX2016
    • Place of Presentation
      ミネアポリス,アメリカ
    • Year and Date
      2016-09-20
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cation size effects on A←X transition of proton-water cluster: electronic delocalization of hydrated proton in liquid water2016

    • Author(s)
      Takeyoshi Goto, Krzysztof Bec, Yukihiro Ozaki
    • Organizer
      SCIX2016
    • Place of Presentation
      ミネアポリス,アメリカ
    • Year and Date
      2016-09-19
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アルミナ表面水酸基が界面水分子の電子遷移に及ぼす影響に関する遠紫外分光研究2016

    • Author(s)
      岸部航大、後藤剛喜、尾崎幸洋
    • Organizer
      日本分析化学会第65回年会
    • Place of Presentation
      北海道大学工学部 (北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-09-16
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 水和プロトンの第一電子遷移に対するカチオンサイズの依存性2016

    • Author(s)
      後藤 剛喜, Krzysztof Bec, 江原正博, 尾崎 幸洋
    • Organizer
      第10回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      神戸ファッションマート (兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] First electronic transition of interfacial water on alpha-alumina studied by far-ultraviolet spectroscopy2016

    • Author(s)
      Takeyoshi Goto, Yukihiro Ozaki
    • Organizer
      ACS national meeting
    • Place of Presentation
      Pennsylvania Convention Center, 米国
    • Year and Date
      2016-08-23
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cation size effects on first electronic transition of proton-water cluster: electronic delocalization of hydrated proton in liquid water2016

    • Author(s)
      Takeyoshi Goto, Krzysztof Bec, Yukihiro Ozaki
    • Organizer
      ACS national meeting
    • Place of Presentation
      Pennsylvania Convention Center, 米国
    • Year and Date
      2016-08-23
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 遠紫外分光法によるプロトンに水和した水分子の第一電子遷移の研究2016

    • Author(s)
      後藤剛喜、尾崎幸洋
    • Organizer
      第76回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      岐阜大学 (岐阜県岐阜市)
    • Year and Date
      2016-05-28
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 遠紫外分光法によるアルミナ表面上の界面水分子の電子遷移と水素結合に関する研究2016

    • Author(s)
      岸部航大, 後藤剛喜, 尾崎幸洋
    • Organizer
      第76回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      岐阜大学 (岐阜県岐阜市)
    • Year and Date
      2016-05-28
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Book] Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry (Third Edition)2017

    • Author(s)
      Goto, T., Morisawa, Y., Gorog, S., Gunther, D., Gomez, J.S., Galea, D., Geladi, P., Genkawa, T., Gensch, T., Gerothanassis, I.P., Gil, A.M., Gil, R.R., Gilbert, A.S., Gilchrist, A., Gilmutdinov, A.Kh., Giraudeau, P., Glatfelter, A., Gonzalez, J.J., Gorelsky, S.I., Gorenstein, D.G. 他
    • Total Pages
      3584
    • Publisher
      Elsevier
    • Related Report
      2016 Research-status Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2018-12-17  

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