2017 Fiscal Year Annual Research Report
Hierarchical structure and its dynamics: self-assembly of extracted coordination species in a spent fuel reprocessing process
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26289368
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
元川 竜平 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 物質科学研究センター, 研究主幹 (50414579)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 仁 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (40447313)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | Ｘ線小角散乱 / 抽出 / 第三相 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までの研究により、金属イオンの溶液２相間分配系における有機相中では、複数の抽出錯体が数十ナノメートル程度の凝集体を形成していることを明らかにしている。これは、抽出錯体の親水部における水素結合ネットワーク形成でつくられる１次凝集体と、この１次凝集体がファンデアワールス相互作用を介してさらに集合した高次の凝集体であることがわかっている。本年度は、１次凝集体をつくる駆動力の水素結合の状態を分子動力学（MD）計算を用いることで詳細に解析した。錯体、硝酸、水、配位子（リン酸トリブチル; TBP）の間にどのような水素結合が形成されているかを検討したところ、1つの水分子は２つの硝酸分子と水素結合をつくりやすいことや、系中に存在する硝酸のうち約半数は他の硝酸と水素結合をつくりやすいこと、水分子どうしの水素結合はつくりにくいこと等を明らかにした。MD計算のスナップショットに含まれる全ての原子座標をフーリエ変換すれば、Ｘ線小角散乱プロファイルを計算できる。この結果と実際のＸ線小角散乱測定により得られた結果を比較したところ、双方は良い一致を示した。このことから、MD計算で得られた結果の信頼性が確認され、水素結合ネットワークのサイズや形状が明らかになった。結果の一部は米国化学会の物理化学誌（J. Phys. Chem. B, 2018）にまとめられた。本研究で明らかにされた知見は、今後、第三相を形成しない新規な抽出剤や分離システムの開発に波及することが期待される。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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