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2005 Fiscal Year Annual Research Report

多核種高温拡散NMRプローブの開発と超臨界水溶液のダイナミクスの解析

Research Project

Project/Area Number 15205004
Research InstitutionKYOTO UNIVERSITY

Principal Investigator

中原 勝  京都大学, 化学研究所, 教授 (20025480)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松林 伸幸  京都大学, 化学研究所, 助教授 (20281107)
岡村 恵美子  京都大学, 化学研究所, 助手 (00160705)
若井 千尋  京都大学, 化学研究所, 助手 (40293948)
Keywords拡散定数 / 高分解能NMR / 超臨界水 / イオン / 輸送現象 / 窒化アルミ / 高温高圧 / 電気伝導度
Research Abstract

本研究の目的は、高温高圧極端条件にある超臨界水・水溶液の拡散現象を直接観察・解析する方法論を開拓・確立することである。この目的のために、電荷の有無に関わらず、どのような原子核種・化学種に対しても適用可能で、400℃以上の高温でも安定で精密に作動する高温拡散NMRプローブを世界に先駆けて開発した。これまで、超臨界水溶液の輸送現象の系統的な解析は、電気伝導度測定にほぼ限られてきた。しかし、電気伝導度測定は、イオン性の溶質に対してのみ適用可能である。また、超臨界水中では、イオンの会合度が増大するために、高精度の測定・解析は非常に困難であり、分子レベルの知見は得られない。本研究で開発した高温拡散NMRプローブによって、超臨界水溶液の拡散現象の系統的な解析が可能となった。500MHzの高磁場下での測定によって、Debye-Huckel理論の守備範囲であるサブmMのオーダーでの拡散係数決定を行うことができ、また、測定可能な分子種の制限を取り除いた。
本年度は、極低密度の超臨界水の拡散定数を決定した。0.001g/cm^3オーダーの希薄気体領域に踏み込んだ。高温拡散測定としては、もちろん、前人未到である。密度低下とともに、拡散定数が密度に反比例して、増大することを見出した。拡散定数と密度の積は、剛体球モデルから予測される数値より小さく、水分子の引力的相互作用を表すものである。拡散定数と密度の積は、温度上昇とともに増加することが見出され、引力項の強さの温度依存性をダイナミックな立場から定量化することができた。これらの結果は、計算機シミュレーションとの良好な一致を示し、理論・実験の両面から、極低密度超臨界水の拡散ダイナミクスの定量的解析の前進を見た。

  • Research Products

    (15 results)

All 2006 2005

All Journal Article (11 results) Book (4 results)

  • [Journal Article] Free-energy analysis of solubilization in micelle2006

    • Author(s)
      N.Matubayasi, Kuo-Kan Liang, M.Nakahara
    • Journal Title

      J.Chem.Phys. 124(in press)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Journal Article] Pair-correlation entropy of hydrophobia hydration : Decomposition into translational and orientational contributions and analysis of solute-size effects2006

    • Author(s)
      M.Kinoshita, N.Matubayasi, Y.Harano, M.Nakahara
    • Journal Title

      J.Chem.Phys. 124

      Pages: 024512

  • [Journal Article] Synthesis of Bis(germacyclopropa)benzenes and Structures of Their Annealed Benzene Rings2005

    • Author(s)
      T.Tajima, T.Sasamori, N.Takeda, N.Tokitoh, K.Yoshida, M.Nakahara
    • Journal Title

      Organometallics. 25

      Pages: 230-235

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] An approach to the solvation free energy in terms of the distributions functions of the solute-solvent interaction energy2005

    • Author(s)
      N.Matubayasi, M.Nakahara
    • Journal Title

      J.Mol.Liq. 119

      Pages: 23-29

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Journal Article] Nuclear magnetic resonance and molecular dynamics simulation study on the reorientational relaxation of solutes in supercritical methanol2005

    • Author(s)
      T.Yamaguchi, N.Matubayasi, M.Nakahara
    • Journal Title

      J.Mol.Liq. 119

      Pages: 119-123

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Journal Article] Mechanisms and Kinetics of Noncatalytic Ether Reaction in Supercritical Water. 1.Proton-Transferred Fragmentation of Diethyl Ether to Acetaldehyde in Competition with Hydrolysis2005

    • Author(s)
      Y.Nagai, N.Matubayasi, M.Nakahara
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.A 109

      Pages: 3550-3557

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Journal Article] Mechanisms and Kinetics of Noncatalytic Ether Reaction in Supercritical Water. 2.Proton-Transferred Fragmentation of Dimethyl Ether to Formaldehyde in Competition with Hydrolysis2005

    • Author(s)
      Y.Nagai, N.Matubayasi, M.Nakahara
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.A 109

      Pages: 3558-3564

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Journal Article] Hydrothermal Carbon-Carbon Bond Formation and Disproportionations of C1 Aldehydes : Formaldehyde and Formic Acid2005

    • Author(s)
      S.Morooka, C.Wakai, N.Matubayasi, M.Nakahara
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.A 109

      Pages: 6610-6619

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Journal Article] A new high-temperature multinuclear-magnetic-resonance probe and the self-diffusion of light and heavy water in sub- and supercritical conditions2005

    • Author(s)
      K.Yoshida, C.Wakai, N.Matubayasi, M.Nakahara
    • Journal Title

      J.Chem.Phys. 123

      Pages: 164506

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Journal Article] Hydrothermal reactions of formaldehyde and formic acid : Free-energy analysis of equilibrium2005

    • Author(s)
      N.Matubayasi, M.Nakahara
    • Journal Title

      J.Chem.Phys. 122

      Pages: 074509

  • [Journal Article] Real-time in-cell ^<19>F NMR study on uptake of fluorescent and nonfluorescent ^<19>F-octaarginines into human jurkat cells2005

    • Author(s)
      E.Okamura, K.Ninomiya, S.Futaki, Y.Nagai, T.Kimura, C.Wakai, N.Matubayasi, Y.Sugiura, M.Nakahara
    • Journal Title

      Chem.Lett. 34

      Pages: 1064-1065

  • [Book] 水和の統計熱力学と超臨界水・熱水のエネルギー・環境化学2005

    • Author(s)
      松林 伸幸, 中原 勝
    • Total Pages
      76
    • Publisher
      現代化学
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Book] Proceedings of the 14^<th> International Conference of Water and Steam "Water, Steam, and Aqueous Solutions"2005

    • Author(s)
      Edited by M.Nakahara, N.Matubayasi, K.Yasuoka, K.Watanabe
    • Total Pages
      770
    • Publisher
      Maruzen
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Book] 第5版実験化学講座第6巻 温度・熱、圧力2005

    • Author(s)
      中原 勝
    • Total Pages
      547
    • Publisher
      丸善
  • [Book] 理科年表(国立天文台編)2005

    • Author(s)
      中原 勝, 他執筆者多数
    • Total Pages
      1022
    • Publisher
      丸善

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Published: 2007-04-02   Modified: 2016-04-21  

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