2022 Fiscal Year Annual Research Report
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21K20553
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
木内 久雄 東京大学, 物性研究所, 助教 (50818557)
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2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 水素結合 / 軟X線発光分光 / 分子動力学計算 / 疎水性水和 / イオン性水和 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、系統的な水和構造変化を与える4級アルキルアンモニウムイオン水溶液に対して、水素結合変化を敏感に捉えられる軟X線分光法と分子動力学計算を組み合わせた解析を行い、イオン周りの水和による水素結合ネットワークの変調を可視化することを目的とする。4級アルキルアンモニウムイオンは、中央に位置するN+イオンによる水溶性と長い疎水（アルキル）基による脂溶性を併せ持ち、疎水基の長さを変えることにより、イオン性水和と疎水性水和の影響を系統的に変えつつ、水素結合ネットワークを大幅に変えることができる系である。最終年度は、4級アルキルアンモニウムカチオンとOHアニオンの水溶液（TAAOH）に対して、アルキル鎖長や水溶液濃度を変えた軟X線発光分光測定を行った。Brをアニオンとした場合と異なり非常に強い塩基性を示すものの、Brアニオンと同様にメチル基、エチル基では水の水素結合状態をほとんど変えずに、ペンチル基、ブチル基では乱れた水素結合の割合が多くなる結果が得られ、イオン半径の大きさで水の構造化を促すか、水の乱れを促すかが明確に示された。また、塩濃度が低い段階から塩が測定膜近傍に凝集している様子がペンチル基とブチル基では観測されたため、側鎖の長さで明確な相互作用の違いが観測されている。また、水の中に塩を溶かすアプローチとは異なる方法として、用意したケースの中に水を閉じ込めることで水自体の変化を調べることも行った。水を入れる空間としてフラーレンを用いて、疎水環境に囲まれた空間を作り出すことで、水分子の水素結合が弱くなることがわかった。以上のように、疎水性水和が水の水素結合状態を大きく変えることが軟X線発光分光で明確に示された。
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Research Products
(2 results)
