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電極表面上で有機超薄膜が相転移する動的分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 13J09394
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 機能物質化学
研究機関長崎大学

研究代表者

東 智弘  長崎大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードHOPG電極 / ビオロゲン / 一次相転移 / 界面電気化学 / エレクトロリフレクタンス / 分子間相互作用 / アニオン効果 / 自己組織化 / 動的分子化学
研究実績の概要

高配向熱分解性グラファイト(HOPG)電極やAu(111)単結晶電極上でビオロゲン超薄膜が起こす相転移現象の動的な分子機構の解明に取り組んだ。ビオロゲン相転移の動的機構を様々なスケールで捉えるための手法として、一次相転移における相転移フロントの伝搬過程を蛍光顕微で動画として把握することを狙った。その実現に向けて、ビオロゲンが電極上で相転移する前後で、蛍光発光が変化する蛍光プローブ系構築を目指した。その取り組みの中で、ビオロゲン還元体同士の分子間pi-piスタッキング相互作用と還元体分子とアニオン間の静電相互作用のバランスによって相転移の機構が変化することを見出し、主な成果を論文と学会で発表した。
KCl水溶液中のAu (111)電極上におけるジフェニルビオロゲン(dPhV)は、二段階の相転移を起こし、その挙動は共存Cl-の濃度に強く支配されることを見出した。ER測定やCl-の濃度依存性の結果から、一段階目の相転移はdPhV2+とCl-の吸脱着過程による秩序-無秩序相転移であり、二段階目の相転移はdPhVの一電子酸化還元を伴うファラデー相転移であると結論した。EC-STM観測の結果から、dPhV2+はAu(111)上のCl-のunderlayer上に吸着して二層膜を形成しており、dPhV還元体は分子間pi-pi相互作用によって列をなし、それがストライプ状に配列して2D凝縮膜を形成していることがわかった。この成果はフルペーパーの学術論文として発表した(T. Higashi, T. Kawamoto, S. Yoshimoto, T. Sagara, J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 1320-1329)。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Two Sharp Phase Change Processes of Diphenyl Viologen at a Au(111) Electrode Surface: Non-Faradaic Transition with Interplay of Ionic Adsorption of Chloride and Bromide and Faradaic One2015

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Higashi, Teppei Kawamoto, Soichiro Yoshimoto, Takamasa Sagara
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 119 号: 3 ページ: 1320-1329

    • DOI

      10.1021/jp5099238

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Diphenyl viologen on an HOPG electrode surface : Less sharp redox wave than dibenzyl viologen2013

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Higashi, Takamasa Sagara
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 29 号: 36 ページ: 11516-11524

    • DOI

      10.1021/la401606v

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remarkable effect of bromide ion upon two-dimensional faradaic phase transition of dibenzvl viologen on an HOPG electrode surface : Emergence of two-sten transition2013

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Higashi, Takamasa Sagara
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 114 ページ: 105-115

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2013.09.168

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Au(111)およびHOPG電極上におけるビオロゲンの相転移挙動と吸着構造に対する共存アニオンの役割2015

    • 著者名/発表者名
      東智弘、川本鉄平、吉本惣一郎、相樂隆正
    • 学会等名
      電気化学会第82回大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川)
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] HOPG電極上でのビオロゲンの二次元相転移:分子構造と対アニオン選択に基づく相転移パターンの予測と実現に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      東智弘、田原弘宣、相樂隆正
    • 学会等名
      第60回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学(京都)
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Faradaic Phase Transition of Adsorbed Viologens on HOPG Electrode Surface2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Higashi, Takamasa Sagara
    • 学会等名
      15th Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      Crowne Plaza Niagara Falls(Canada)
    • 年月日
      2014-04-27 – 2014-04-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光発色団を連結したビオロゲンのHOPGにおける電気化学挙動2014

    • 著者名/発表者名
      東 智弘、田原 弘宣、相樂 隆正
    • 学会等名
      電気化学会第81回大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2014-03-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] HOPG電極上ジベンジルビオロゲン吸着層の二段階ファラデー相転移2013

    • 著者名/発表者名
      東 智弘、相樂 隆正
    • 学会等名
      第59回ボーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
    • 発表場所
      石垣市民会館(沖縄県石垣市)
    • 年月日
      2013-11-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] HOPG電極上ビオロゲン吸着膜の対アニオンに依存した相転移挙動2013

    • 著者名/発表者名
      東 智弘、相樂 隆正
    • 学会等名
      第64回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2013-09-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] HOPG電極上でのビオロゲン吸着層の二次元ファラデー相転移2013

    • 著者名/発表者名
      東 智弘、相樂 隆正
    • 学会等名
      トークシャワー・イン・九州2013
    • 発表場所
      ホテルアネッソマツヤ(熊本県熊本市)
    • 年月日
      2013-09-02
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Phase Transition of Viologens Possessing Aromatic Groups at HOPG and Au (111) Electrode Surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Higashi, Takamasa Sagara
    • 学会等名
      13^<th> International Conference on Electrified Interfaces
    • 発表場所
      Liblice castle(チェコ共和国)
    • 年月日
      2013-07-02
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 動的分子化学研究室のHPからリンクする、ページ・コンテンツの準備に着手する予定である。

    • URL

      http://www.cms.nagasaki-u.ac.jp/lab/douteki/hg/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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