ナノスケール液液二相系における電荷移動共役の機構解析と分離化学への応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205120
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 垣内 隆 京都大学, 工学研究科, 教授 (20135552)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 保原 大介 京都大学, 工学研究科, 助手 (60303864) ; 山本 雅博 京都大学, 工学研究科, 助教授 (60182648)
• Keywords: 自己組織膜 / 芳香族チオール / 偏光変調赤外分光 / SFG / 和周波発生 / 常温溶融塩 / イオン性液体 / 常温溶融塩薄膜

Research Abstract

今年度は、研究体制を形成することを第一義的な目標とし、装置の導入と運用経験の蓄積、解析法の習得を行うとともに、新しい系の開発に取り組んだ。
金属の単結晶表面の上に形成される自己組織膜を用いた薄膜をデザインするために必要な表面に存在する分子の振動スペクトルを得るために、偏光変調赤外分光装置(PM-FTIR)を導入した。これを用いて、金単結晶上に吸着した芳香族系チオール分子の配向解析を行い、芳香環に存在する置換基が配向に与える効果を明確にした。この結果は、別に求めた広帯域和周波発生スペクトル解析結果とよく一致する。
微小液液2相系を構築する新しい流体である常温溶融塩(RTMS)を合成し、RTMSと水との界面の電気化学的性質を詳しく検討した。1-オクチル-3-メチルイミダゾリウムとビストリフルオロメチルイミドをそれぞれ構成カチオンとアニオンとするRTMSでは、RTMS|W界面は非分極性であるが、より疎水性のカチオンであるテトラヘキシルアンモニウムイオンなどを用いると、界面を外部から分極できることを明らかにした。分極できる電位窓は約300mVであり、この範囲に標準イオン移動電位を持つイオンのイオン移動をサイクリックボルタンメトリー(CV)で記録できることを示した。
金表面に形成させたRTMS薄膜に酸化還元活性なデカメチルフェロセンを溶かし、この基板を電解質水溶液に浸してCVを記録した。この挙動の解析から、RTMS|W界面の電位応答を詳しく調べることができた。また、薄膜の厚みを購入したエリプソメータを用いて解析した。

Research Products

• [Publications] T.Kakiuchi, H.Usui, D.Hobara, M.Yamamoto: "Voltammetric properties of the reductive desorption of alkanethiol-self-assembled monolayers from metal surface"Langmuir. 18. 5231-5238 (2002)
• [Publications] Takashi Kakiuchi, Minako Chiba, Natsuyuki Sezaki, Masatoshi: "Cyclic Voltammetry of the Transfer of Anionic Surfactant Across the Liquid|Liquid Interface Manifests Electrochemical Instability"Electrochem.Commun.. 4. 701-704 (2002)
• [Publications] Daisuke Hobara, Shin-ichiro Imabayashi, Takashi Kakiuchi: "Preferential Adsorption of Horse Heart Cytochrome c on Nanometer-Scale Domains of a Phase-Separated Binary Self-Assembled Monolayer of 3-Mercaptopropionic Acid and 1-Hexadecanethiol on Au(111)"Nano Lett.. 2. 1021-1025 (2002)
• [Publications] Takashi Kakiuchi: "Electrochemical Instability of Liquid|Liquid Interface in the Presence of Ionic-Surfactant Adsorption"J.Electroanal.Chem.. 536. 63-69 (2002)
• [Publications] Naoya Nishi, Daisuke Hobara, Masahiro Yamamoto, Takashi Kakiuchi: "Chain-length-dependent change in the structure of self-assembled monolayers of n-alkanethiols on Au(111) probed by broad-bandwidth sum frequency generation spectroscopy"J.Chem.Phys.. 118. 1904-1911 (2003)
• [Publications] 垣内 隆, 保原大介: "還元脱離のボルタンメトリーを利用するチオール自己組織膜の吸着状態解析"分析化学. 51. 1089-1101 (2002)
• [Publications] Takashi Kakiuchi: "Electrochemistry of chemical reactions at polarized liquid-liquid interfaces, in A. G. Volkov ed., "Interfacial Catalysis," Marcel Dekker, New York, p. 22-36, (2003) 〔分担執筆〕"Marcel Dekker. 15 (2003)