2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on electrokinetics of aqueous electrolyte solutions through nanotubes
| Project/Area Number |
16J00042
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
植松 祐輝 九州大学, 理学研究院, 特別研究員(PD)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
|
| Keywords | 電気二重層 / 表面張力 / イオン / 電解質溶液 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
1. 電解質溶液の表面張力は、塩濃度に関して増大するのが通常であるが、1mM程度で一度、極小を持つことが実験的に知られていた。これについては、定量的に説明する理論がこれまでになかった。私はコントロールできない水中の不純物に由来するのではないかという理論を構築し、極小を定量的に、様々な実験的事実と矛盾なく説明することに成功し、Journal of Physical Chemistry Letters 誌に発表した。
2. 電気二重層キャパシターにおいて、電荷ゼロ点とキャパシタンスの電位に関する極小が一般的に異なるというのはあまり認知されていないが、カチオンとアニオンの電極に対する吸着性が非対称な時は、この違いが顕著になるということを数値的に示した。また、イオンの吸着性をキャパシタンスの極大値から推測するという従来の手法が、有効ではないことも示し、Journal of Physics: Condensed Matters 誌に発表した。
3. カーボンナノチューブ中の電解質溶液の電気伝導率は、塩濃度に関して冪法則が存在することが、実験と理論の双方で示されていたが、その指数が1/2か1/3かということに関して、まだ決定的な研究がなかった。そこで、円柱座標系のPoisson-Boltzmann方程式を数値的に解くことで、冪が1/2から1/3に変わるpHと塩濃度を明らかにし、Journal of Physical Chemistry B 誌に発表した。
4. 電気二重層において、誘電不均一性、イオンの吸着性、粘性不均一性の全てを取り入れたモデルの解析解を構築し、表面キャパシタンスと電気浸透を同じモデルで議論することを可能にした。そして、種々の実験データとの比較をし、表面に関する物性を、マクロな実験データから抽出することを試み、 Langmuir 誌に発表した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
表面張力に関する研究は、当初の計画にはなかったが、思いの外、論文出版まで繋がった。カーボンナノチューブの電気伝導に関する論文も出版でき、全体として計画以上の進展があった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
表面張力に関して実験を含めて、新しい研究の方向を考える。また、カーボンやグラフェンの表面物性に関する分子動力学計算を進める。
|
Research Products
(12 results)
