2015 Fiscal Year Annual Research Report
THｚ域誘電スペクトル測定による高分子溶液の超高速ダイナミックスの研究
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26288055
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
四方 俊幸 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (10178858)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 文彦 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (50107695)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 高分子物性 / 水和・溶媒和 / テラヘルツ分光 / 誘電スペクトル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に導入されたTHz域誘電スペクトル測定装置の調整を終え、代表的な極性溶媒の分子運動に関する基礎的な研究を開始した。27年度の後半からは、それらの極性溶媒（例えば水）に低分子物質や単純な構造の高分子物質を溶解させた溶液について、THz域までの誘電スペクトル測定を開始した。
溶液中の水和水（或いは溶媒和分子）は、溶質濃度増加に伴ってその濃度を増すので、GHz域での誘電スペクトルの増加から水和数をモニターしながら、THz域の誘電スペクトルにおいても強度が増加する運動モードを探査した。
溶液内には水和していない自由水分子も存在するので、その分子運動にも注目した。その水の運動性は、溶質を含まない純粋な状態のものと差異が無いと考えるのは単純であるが、現実はそう簡単ではないことが分かった。GHz域に現れる水和していない水分子の回転緩和モードが、溶質の存在による影響を受け加速或いは減速されることがしばしば報告されているが、その全容は未だに明らかにされていない。水溶液中の自由水分子に生じる分子運動様式の変化について、THz域誘電緩和スペクトル測定の結果得られた水分子同士が形成する水素結合ネットワーク内でのライブレーションモード、さらにダングリング水酸基の運動の溶質濃度依存性に基づく明瞭な解釈を、近赤外吸収スペクトルの測定結果やラマン散乱の測定結果と合わせて、現在まとめる段階にある。
極性有機物質についてのGHz～THz域の分子運動に対も同時に研究を進め、エチレンカーボネートートやプロピレンカーボネートが反平行分子会合体を形成している事実を既に明らかにしている。
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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
昨年度末に導入したTHz域誘電スぺクトル測定装置の調整が概ね順調に進み、水のスペクトルを正確に測定できるようなった。合わせて、水溶液の精密測定が可能になり、水溶液中の水分子と溶質分子の分子運動を正確に分離して議論できるような状況に概ね到達できた。この状況は、当初の予定をほぼ実現できていると言えるので、順調な状況であると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
水以外にもやアルコール、アセトン、アセトニトリル等の汎用極性溶媒の分子運動をTHz域誘電スペクトル測定の結果に基づいて解析し、それらに高分子物質を溶解させた際に起こる分子運動の変化の内、（ⅰ）溶媒和（或いは水和）した溶媒分子の運動は共鳴的なのか或いは緩和的なのか？ （ⅱ）溶媒和していない自由な溶媒分子の運動様式は純粋な状態のものから変化するのか或いはしないのか？の二点について明瞭な結論を出し、水和あるいは溶媒和がどの様な状態なのかを定量化することである。
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Research Products
(12 results)
