2015 Fiscal Year Research-status Report
超高精度中性子回折データを用いた溶液構造未踏領域の開拓
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26390110
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
亀田 恭男 山形大学, 理学部, 教授 (60202024)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
天羽 優子 山形大学, 理学部, 准教授 (20363038)
臼杵 毅 山形大学, 理学部, 教授 (70250909)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 中性子回折 / 同位体置換法 / 溶媒和構造 / 接触イオン対 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
J-PARC MLFパルス中性子源に設置されている全散乱中性子分光器NOVAを用いて、濃厚なLiCl-THF(テトラヒドロフラン)溶液、LiClO4-THF溶液およびLiTFSA-G4(テトラグライム)溶液中におけるLi+周囲の構造解析を実施した。6Li/7Li同位体分率のみが異なり、他の条件は全く同一とした２つの試料に対して独立に散乱実験を行い、観測された散乱断面積間の差分を取る事により、Li+周囲の構造情報を含む差分関数ΔLi(Q)を求め、ΔLi(Q)のFourier変換より、Li+周囲の分布関数GLi(r)を各々の溶液について求めることができた。有機溶液に対して6Li/7Li同位体置換法を用いる事は、従来困難であるとされてきたが、強力な中性子源と高性能な分光器の組み合わせにより今回初めて明確な結果を得ることができた。
LiCl-およびLiClO4-THF溶液の解析から、Li+の第一溶媒和圏における最近接Li+...O(THF)およびLi+...陰イオン間距離および配位数を精度よく求めることができた。
LiTFSA-G4溶液中では、Li+の周囲にG4分子のエーテル酸素原子が複数配位している構造を取る事が実験から初めて証明された。
さらに、水素の平均散乱帳を0としたNaClおよびKCl水溶液について、中性子回折およびＸ線回折実験を行い、観測された干渉項を同時に最小二乗法解析を行うことにより、Na+、K+の水和構造の濃度依存性について新しい結果を得る事ができた。
これ等の成果は、溶液化学シンポジウム、電気化学会、日本化学会等の学会で発表され、一部の成果は現在、国際学術誌に投稿中である。
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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
H27年度の一定期間、中性子ターゲット故障のため、計画していた一部の実験ができなかったが、ほぼ当初の計画通り、研究計画を進めることができた。
研究成果は既に学会で発表しており、論文発表のために一部の成果は国際学術誌に投稿中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度の平成２８年度中に、計画している中性子回折実験およびデータ解析を完了する。水素を含む溶液試料の中性子回折実験データの解析で大きな障害となる非弾性散乱補正について、様々な試料に適用可能な補正方法を開発する予定である。構造解析の研究成果はできる限り迅速に学会および論文にて発表する予定である。
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| Causes of Carryover |
中性子散乱実験を行うJ-PARCの中性子ターゲットが2015年度に故障のため停止していた。
このため、中性子散乱実験のための旅費支出が使用予定額よりも少なくなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2016年度の中性子散乱実験実施のための旅費として使用する予定である。
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