イオン液体水溶液表面の構造研究

• Project/Area Number: 18045029
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 矢野 陽子 (藤原 陽子) Ritsumeikan University, 理工学部, 研究員 (70255264)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥4,300,000 (Direct Cost: ¥4,300,000); Fiscal Year 2007: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2006: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 表面X線回折 / イオン液体 / X線反射率 / X線反射率測定 / BMIM TFSI

Research Abstract

X線反射率法(XR)とは、X線を試料に対してすれすれに入射させ、全反射角度近傍での反射率を観測することにより、表面深さ方向の密度分布を得ようというものである。入射角の-4乗で変化するX線強度を精度良く測定しなければならないため、分子レベルで構造を決定するには放射光源を用いるのが常套手段となっている。これまで国内の放射光施設には、そのような装置を備えたビームラインが存在しなかったが、本研究は、高輝度光科学研究センターの宇留賀らとともにSPring-8に溶液界面反射率計を立ち上げることに大いに貢献した。イオン液体についての測定にはまだ至っていないが、測定時間わずか2分というこの装置は、水溶液表面にイオン液体が吸着する過程といったダイナミクス研究に威力を発揮すると思われる。
一方、反射X線の周囲に生じる回折像(表面X線回折、GIXD)を解析すると、水平面内の構造情報も得ることができる。本研究では実験室の反射率計を用い、X線の入射角を制御して表面深さ10nmの回折パターンを得ることに成功した。ニートなイオン液体のGIXD測定を行ったところ、[bmim]PF_6表面の回折パターンは、片柳らが報告したバルクの[bmim]I片柳らが報告したバルクの[bmim]Iのパターンと非常に良く似ており、表面構造はカチオンが支配していることがわかった。一方、[bmim]TFSIのパターンは全く異なっており、かさ高いアニオンが構造を支配していることがうかがえる。

Research Products

• [Journal Article] Surface structure of a neat ionic liquid investigated by grazing incidence X-ray diffraction (2008)
  • Author(s): Yohko F. Yano
  • Journal Title: Analtical Science (submitted)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] エタノール-水"ナノ"ミストの観測と超音波霧化分離のメカニズム (2008)
  • Author(s): 矢野陽子
  • Journal Title: 超音波テクノ(日刊工業出版) 20 Pages: 82-85
• [Journal Article] Small-angle X-ray scattering measurement of a mist of ethanol nanodrop lets: approach to understanding ultrasonic separation of ethanol-water mixtures (2007)
  • Author(s): Yohko F. Yano
  • Journal Title: J. Chem. Phys. 127 Pages: 0311011-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] エタノール水溶液の物理化学と超音波霧化によって発生したミストの構造 (2007)
  • Author(s): 矢野陽子
  • Journal Title: 化学工学誌 71 Pages: 829-832
• [Journal Article] X-ray reflection from a water surface investigated by a new liquid interface reflectometer at SPring-8 (2007)
  • Author(s): Yohko F. Yano
  • Journal Title: J. Physics: conference series 83 Pages: 12024-12024
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Folding and Unfolding of Human Lactoferrin at Interfaces : Expected X-ray Reflectivity Profiles (2007)
  • Author(s): Yohko F.Yano
  • Journal Title: Transactions of the MRS-J (印刷中)
• [Journal Article] Small Angle X-ray Scattering Investigation of Water Droplets in Mist (2007)
  • Author(s): Yohko F.Yano, et al.
  • Journal Title: J.Appl.Cryst (印刷中)
• [Journal Article] In-situ investigation of water structure under ultrasound irradiation by use of energy dispersive X-ray diffraction (2007)
  • Author(s): Yohko F.Yano, Junya Douguchi, Takao Iijima
  • Journal Title: Adv.X-Ray.Chem.Anal., Japan 38 Pages: 293-303
• [Journal Article] In-situ x-ray diffraction measurements of the capillary fountain jet produced via ultrasonic atomization (2006)
  • Author(s): Yohko F., Yano, et al.
  • Journal Title: J.Chem.Phys. 125 Pages: 1747051-4
• [Journal Article] Application of X-Ray Multilayer Optics for a Surface-Horizontal X-Ray Reflectometer (2006)
  • Author(s): Yohko F.Yano, Takao Iijima
  • Journal Title: Adv.X-Ray.Chem.Anal., Japan 37 Pages: 239-246