2015 Fiscal Year Annual Research Report
水のポリアモルフィズムによるアモルファス化したTHFハイドレートの溶媒状態の研究
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25400432
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
鈴木 芳治 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 表界面構造・物性ユニット, 主幹研究員 (90236026)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 水のポリアモルフィズム / クラスレートハイドレート / アモルファス氷 / 圧力誘起アモルファス化 / ガラス転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
圧力誘起アモルファス化によってガラス化されたテトラヒドロフラン－クラスレートハイドレート（THF-CH）のポリアモルフィック転移を調べ、水のポリアモルフィズムの観点からTHF分子の存在が溶媒水の状態に及ぼす影響を調べた。本年度は、温度一定下の減圧過程と圧力一定下での昇温過程の2つの異なる過程からガラス転移温度を正確に測定し、高密度ガラス状態のTHF-CHのガラス転移現象について調べた。さらに、本結果の特異性を示すため、低濃度グリセロール水溶液ガラスのポリアモルフィック転移を調べ、その結果と比較した。
純水のポリアモルフィック転移と比較すると、高密度ガラス状態のTHF-CHのガラス転移も高密度アモルファス氷（HDA）のガラス転移より低温・高圧側で起こることが明らかになった。本結果とこれまでに調べられたTHF-CHの圧力誘起アモルファス化とガラス状態のTHF-CHのポリアモルフィック転移の傾向から、THF分子は低密度アモルファス氷（LDA）に見られる四面体性の高い水素結合ネットワーク構造の溶媒状態を安定化させ、HDAライクな溶媒状態を不安定にさせていることが結論付けられる。これは、グリセロール水溶液やLiCl水溶液の傾向と逆である。THF分子の存在によりLDAライクな溶媒状態の安定性が増すことは、冷却時にTHF水溶液がクラスレート構造を形成する過程で、水のポリアモルフィズムが関与している可能性を示唆している。つまり、THF分子はLDAライクな構造の水と親和性が高いため、LDAライクな構造に近い低温水ではTHF分子が分散した状態でクラスレート構造の形成が進むと推測できる。本研究成果は、疎水性水和が水のポリアモルフィズムと関係していることも示唆しており、水に関わる全分野で重要な意味を持つ。
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| Remarks |
（２）はウェブマガジン「PingMag」の取材記事。私が所属するグループの紹介記事。
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