1997 Fiscal Year Annual Research Report
三次元空間分解分光法によるイオン交換ダイナミクスの解明
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08640761
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| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
金 幸夫 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (40186367)
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| Keywords | イオン交換 / 粒子内拡散 / レーザー捕捉 / 顕微分光 / 共焦点レーザー顕微鏡 / 微粒子 / エネルギー移動 |
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| Research Abstract |
本研究ではイオン交換ダイナミクスを明らかにするために、レーザー捕捉・顕微分光法、および共焦点レーザー顕微鏡を用いた三次元空間分解分光測定を行い、樹脂一粒毎の交換量のみならず、樹脂内でのイオン濃度分布とその経時変化、すなわちイオンの粒子内拡散過程を直接測定することを試みた。
初年度は、蛍光性イオン(ロ-ダミンB、RB)に対する手法を確立したので、その結果をふまえ、本年度は、非蛍光法イオンに対する樹脂内分布を明らかにするために、励起エネルギー移動を利用した方法を新たに提案した。あらかじめRBを均一に吸着させた樹脂に、マラカイトグリーン(MG)を加えると、RBからMGへの励起エネルギー移動が起り、RB蛍光は消光されると考えられる。三次元空間分解分光法により、MGの拡散部分は消光され、未拡散部分からはRBからの蛍光が観測され、樹脂内でも効率よくエネルギー移動が起ることを確認できた。消光がMGが拡散した部分でのみ起ることを考えると、消光効率はMGが拡散した部分の体積分率に等しくなる。従って、消光効率の経時変化よりMG拡散層の体積が、さらに拡散層の厚みが求まる。これを利用しMGの拡散定数を求めることができた。その結果、MGの拡散定数はRBにくらべ二桁程度大きく、同じぐらいの分子サイズであっても大きく異なることがわかった。得られた拡散定数は、樹脂の粒径および濃度には依存せず、今回の方法の妥当性が確認された。また、粒子内拡散定数は母液のpH、樹脂の架橋度、温度に依存し、pHの低下、架橋度の低下、および温度上昇とともに大きくなった。以上の実験を通し、これまで直接測定が困難であった樹脂内拡散過程に対する定量的な評価法を確立することができた。
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[Publications] H.-B.Kim: "Effects of Sample Dimension and Dye Distribution Characteristics in Absorption Microspectroscopy." Analytical Chemistry. 70(1). 51-57 (1998)
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[Publications] H.-B.Kim: "Direct Excitation Energy Transfer as a Technique for in Situ Measurements of Ion-Exchange Processes in Single Polymer Particles." Analytical Chemistry. 70(1). 105-110 (1998)
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[Publications] 喜多村,〓: "不均一構造をもつ単一微粒子のレーザー捕捉・顕微分光分析" レーザー研究. 25(11). 754-759 (1997)
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[Publications] N.Kitamura: "Effect of Light-Scattering Coefficient of Adsorbent in Diffuse Reflectance Spectroscopy of Dye-Doped Microparticles." Analytical Science. 13(5). 791-796 (1997)
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[Publications] N.Kitamura: "Photometric Analyses of Optically-Trapped Single Microparticles in Solution." Analytical Science. 12(1). 49-54 (1996)
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[Publications] H.-B.Kim: "In Situ Measurements of Ion-Exchange Processes in Single Polymer Particles:Laser Trapping Microspectroscopy and Confocal Fluorescence Microspectroscopy." Analytical Chemistry. 68(3). 409-414 (1996)
