2011 Fiscal Year Research-status Report
シリコンイオン液体中での過渡回折格子法による短寿命ラジカル種の拡散係数の測定
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23560918
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
高橋 憲司 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (00216714)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | ポリシロキサン / イオン液体 / イミダゾリウム / 拡散係数 / 過渡回折格子法 / 非線形レーザー分光 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は，側鎖にシリコンオイル状のポリシロキサンを持つ新規イオン液体を合成し，その中での分子拡散係数を測定し，ポリシロキサンの効果を検討することである。本年度は，カチオンとしてイミダゾリウムを構造に持つイオン液体の合成を行った。初めにイミダゾールと側鎖として用いるシロキサンを加熱還流して反応させることにより，塩素をアニオンとするシリコンイオン液体を合成した。反応温度，反応時間，合成に用いる有機溶媒の種類などを種々検討し，最適な反応条件を見出した。生成物の確認はH-NMRおよびC-NMRにより行った。次にLi-TFSA塩と混合して陰イオン交換を行い，目的とするTFSAをアニオンとするイオン液体を合成した。 上記で合成したシリコンイオン液体を用いて，過渡回折格子法により分子の拡散係数を測定した。プローブ溶質分子としてジフェニルシクロペノン(DPCP)を用いた。この分子は355nmの光を吸収すると結合が開裂して，ジフェニルアセチレン(DPA)と一酸化炭素COが生成される。従って，比較的サイズが大きな分子DPAと小さな分子COの拡散係数を同時に測定できるというメリットがある。 得られた拡散係数をストークスアインスタインの関係式から得られる拡散係数と比較した。比較的分子半径の大きなDPCPやDPAでは，ストークスアインスタインの関係式から予想されるように，拡散係数は粘度の逆数に比例して変化した。一方，比較的小さな分子であるCOの拡散係数は，粘度の変化にほとんど依存せず，またストークスアインスタインの関係式から予想されるよりも100倍程拡散係数が大きいことを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的である側鎖にシリコンオイル状のポリシロキサンを持つ新規イオン液体を合成するために最適な合成 条件を見出し，比較的高いモル収率で目的とするイオン液体を合成できた。また，その新規に合成したイオン液体中での分子拡散係数を過渡回折格子法により測定し，ポリシロキサンの効果を検討できた。本年度は，カチオンとしてイミダゾリウムを構造に持つイオン液体の合成を行う予定であり，目的通りのイオン液体を合成できた。 上記で合成したシリコンイオン液体を用いて，過渡回折格子法により分子の拡散係数を測定した。プローブ溶質分子としては，予定していたジフェニルシクロペノン(DPCP)を用いた。この分子は比較的サイズが大きな分子DPAと小さな分子COの拡散係数を同時に測定できるというメリットを生かした測定が可能であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，異なるイオン液体のカチオンからなる新規シリコンイオン液体を合成する。カチオンとしてはピロリジニウム構造のイオン液体を合成する。合成に適した，温度条件，反応時間，水分の影響，適した有機溶媒などについて検討する。 また，アニオンとしてはこれまでに用いてきた対象構造のTFSAの他に，非対称構造をもつアニオンを新規に合成して，先に合成したシリコンを側鎖にもつイオン液体カチオンと組み合わせることにより，非対称性の効果について検討する。 拡散係数の測定には，これまでと同様過渡回折格子法を用いる。得られた拡散係数と粘度，およびイオン液体の分子構造の影響について検討を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
イオン液体の合成に必要な試薬類を購入する（予定800000円程度）。また，合成条件におよぼす水分の影響を極力抑えるため合成ガラス器具類のガス置換に必要な部品類を購入して実験装置を改善する。 現在使用しているレーザーの非線形結晶が一部損傷しているので，結晶の交換を行う。また，レンズ，ミラー，フィルターなどの光学部品を購入する。 これまでに用いてきた計測用のパソコンが遅いため，よりスピードの速い小型のパソコンを購入する。また，できれば，より高度な信号解析が行えるソフトを購入する。
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