2021 Fiscal Year Annual Research Report
Formation of "nano-ice", ultra-small ice crystallite in liquid water, elucidated by Raman spectroscopy
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19H02679
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
岡島 元 中央大学, 理工学部, 准教授 (20582654)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 水 / ラマン分光 / フローイメージング / マイクロ流路 / マイウロ液滴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、フロー混合系における分子間相互作用の組み換えに関する実験を行い、前年度まで取り組んでいたモデル混合系（1,2-ジクロロエタン(DCE)とシクロヘキサンの混合）と、水素結合が重要となる混合系（エタノールと水の混合）について、低振動数領域の観測により分子間振動に注目して研究した。DCEとシクロヘキサンの混合においては、前年度までの回転異性体のマーカーバンドの分析から考察されていた、ドメイン構造の混合直後の残存について、混合後数秒間の分子間相互作用の信号が定常状態でのそれと異なることを明らかにした。類似の結果はエタノール-水混合系でも得られ、フローシステムによる分子間相互作用の変化の分析が有効であることを示した。
また、水の冷却過程に関連して、重水の冷却過程やアルカリハライド水溶液の冷却過程も統一的に分析した。これまでの議論ではピーク振動数の詳細が明らかでなかった、水素結合様式が異なる水の構造成分；Destructured Hydrogen Bonded (DHB)、Structured Hydrogen Bonded (SHB)、Nano Iceのうち、DHBの振動バンド（分子間振動およびOH伸縮振動）の重水素化ピークシフトが明らかになった。これにより、DHBの構造についての詳細の議論が進むほか、同様のアプローチでDHBやNano Iceも調査する道筋がたった。また、アルカリハライド水溶液の研究においては、電解質による水素結合の阻害のために純水のDHB成分に類似したスペクトルが得られることが分かり、またその温度変化スペクトルの分析から、この水溶液もSHB, DHB成分に分離できることを示した。これは、水溶液の凍結抑止、あるいは凝固点降下と関係して論じる手がかりになると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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