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親水性物質の水和機構の解明―これまでにない広帯域分光法による統一的解釈―

研究課題

研究課題/領域番号 15J07440
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 物理化学
研究機関東京農工大学

研究代表者

佐川 直也  東京農工大学, 連合農学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2017年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード水和 / 誘電緩和 / 近赤外分光 / テラヘルツ分光 / 親水性 / 親水基 / 分子ダイナミックス / 誘電緩和法 / 近赤外分光法 / テラヘルツ分光法 / 近赤外 / テラヘルツ
研究実績の概要

平成29年度は、前年度に引き続き様々な親水性物質の水和挙動についてテラヘルツ域に至る誘電緩和測定結果に基づき議論した。また、最終年度であるためこれまでに得られた結果の総括を行った。研究対象には、これまで高い親水性を有すると考えられてきた高極性である一方、電子供与性の指標であるドナー数(DN)が小さいニトロおよびシアノ化合物と比較的大きなDNを有するエーテル基、水酸基およびアミド基をそれぞれ有する水溶性物質を対象とした。
前年度に引き続き、DNの異なる官能基を有する様々な水溶性物質に関して、テラヘルツ域に至る誘電緩和測定結果から水和挙動を考察した。テラヘルツ域までの誘電スペクトルには室温において緩和時間τw = 8psとτf = 0.2psに緩和モードが観測され、それぞれ、水素結合を形成した水分子と水素結合を形成していない水分子(ダングリング水)に由来する。DNの小さいニトロおよびシアノ化合物は水素結合を形成していない水分子を増加させることが前年度までに明らかとなった。1モルあたりのニトロおよびシアノ化合物はその存在によって、ダングリング水分子を0.15モル程度増加させると見積もられた。
一方でDNが比較的大きな水酸基やアミド基を有する化合物は、エーテル基と同様にダングリング水を減少させることがわかった。また、水酸基、アミド基およびエーテル基を有する化合物の存在により1ps程度に新たな緩和モードが出現することが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] A Dielectric Spectroscopic Study of Ethylene Carbonate in Solution2016

    • 著者名/発表者名
      Naoya Sagawa, Shunzo Takabatake and Toshiyuki Shikata
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 89 号: 9 ページ: 1018-1025

    • DOI

      10.1246/bcsj.20160126

    • NAID

      130006770700

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Ureido Group Bearing Polymers and Their Upper Critical Solution Temperature in Water2016

    • 著者名/発表者名
      A. Fujihara, K. Itsuki, N. Shimada, A. Maruyama, N. Sagawa, T. Shikata, S. Yusa
    • 雑誌名

      J. Polym. Sci., Polym. Chem.

      巻: 54 号: 18 ページ: 2845-2854

    • DOI

      10.1002/pola.28183

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pronounced Dielectric and Hydration/Dehydration Behaviors of Monopolar Poly(N-alkylglycine)s in Aqueous Solution2016

    • 著者名/発表者名
      Kengo Arai, Naoya Sagawa, Toshiyuki Shikata, Garrett L. Sternhagen, Xin Li, Li Guo, Changwoo Do, and Donghui Zhang
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry B

      巻: 37 号: 37 ページ: 9978-9986

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b05379

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 動的光散乱法を用いた化学修飾セルロース希薄水溶液の粘弾性挙動に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      佐川 直也、山西 なお、四方 俊幸
    • 雑誌名

      日本レオロジー学会誌

      巻: 45 号: 1 ページ: 57-63

    • DOI

      10.1678/rheology.45.57

    • NAID

      130005440026

    • ISSN
      0387-1533, 2186-4586
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantitative Anti-Parallel Dimer Formation Analysis of Ethylene Carbonate in Solution2016

    • 著者名/発表者名
      Shunzo Takabatake, Naoya Sagawa, and Toshiyuki Shikata
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 89 号: 2 ページ: 237-242

    • DOI

      10.1246/bcsj.20150346

    • NAID

      130005125595

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dangling OH Vibrations of Water Molecules in Aqueous Solutions of Aprotic Polar Compounds Observed in the Near-Infrared Regime2015

    • 著者名/発表者名
      Naoya Sagawa and Toshiyuki Shikata
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 119 号: 25 ページ: 8087-8095

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.5b02886

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 親水性物質の水和挙動2017

    • 著者名/発表者名
      佐川直也、四方俊幸
    • 学会等名
      第44回レオロジー年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 動的光散乱法を用いた化学修飾セルロース水溶液の高周波数域粘弾性挙動2017

    • 著者名/発表者名
      佐川直也、四方俊幸
    • 学会等名
      セルロース学会第24回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 広帯域分光法を用いた親水性物質の水和挙動の研究2017

    • 著者名/発表者名
      佐川直也、四方俊幸
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Viscoelastic behavior of dilute aqueous solution of chemically modified cellulose in a high frequency range using dynamic light scattering techniques2017

    • 著者名/発表者名
      Naoya Sagawa, Nao Yamanishi, Toshiyuki Shikata
    • 学会等名
      The 4th International Cellulose Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 動的光散乱法を用いた高分子水溶液の高周波数域粘弾性測定2016

    • 著者名/発表者名
      佐川直也、山西なお、四方俊幸
    • 学会等名
      第54回高分子と水に関する討論会
    • 発表場所
      東京都目黒区 東京工業大学大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-12-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 第三級アミン水溶液の構造とダイナミックス2016

    • 著者名/発表者名
      佐川直也、四方俊幸
    • 学会等名
      第39回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      茨城県つくば市 産業技術総合研究所
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 第三級アミン水溶液の構造とダイナミックス2016

    • 著者名/発表者名
      佐川直也、四方俊幸
    • 学会等名
      第64回レオロジー討論会
    • 発表場所
      大阪府吹田市 大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 第三級アミン水溶液の構造とダイナミックス2016

    • 著者名/発表者名
      佐川直也、四方俊幸
    • 学会等名
      第67回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      北海道旭川市 北海道教育大学旭川校
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 動的光散乱法を用いた高分子水溶液の高周波数域粘弾性測定2016

    • 著者名/発表者名
      佐川直也、四方俊幸
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川県横浜市 神奈川大学横浜キャンパス
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Structure and Dynamics of Aqueous Solutions of Tertiary Amines2016

    • 著者名/発表者名
      Naoya Sagawa and Toshiyuki Shikata
    • 学会等名
      ICR2016
    • 発表場所
      京都府京都市 Kyoto Terrsa
    • 年月日
      2016-08-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 第三級アミン水溶液の構造とダイナミックス2016

    • 著者名/発表者名
      佐川直也、四方俊幸
    • 学会等名
      第43回レオロジー学会年会
    • 発表場所
      東京都目黒区 東京大学生産技術研究所
    • 年月日
      2016-05-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Hydration behavior of substances bearing tertiary amino group2015

    • 著者名/発表者名
      Naoya Sagawa and Toshiyuki Shikata
    • 学会等名
      環太平洋国際化学会議2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
    • 年月日
      2015-12-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高分子水溶液の高周波数域粘弾性測定法2015

    • 著者名/発表者名
      佐川直也,四方俊幸
    • 学会等名
      高分子と水に関する討論会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-12-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 第三級アミン水溶液の誘電緩和挙動2015

    • 著者名/発表者名
      佐川直也,四方俊幸
    • 学会等名
      レオロジー討論会
    • 発表場所
      神戸大学工学部(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-09-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 第三級アミンの水和挙動2015

    • 著者名/発表者名
      佐川直也,四方俊幸
    • 学会等名
      バイオレオロジー学会年会
    • 発表場所
      学術総合センター(東京都千代田区)
    • 年月日
      2015-06-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 親水基を有する物質の水和挙動2015

    • 著者名/発表者名
      佐川直也,四方俊幸
    • 学会等名
      高分子学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 親水基を有する物質の水和挙動2015

    • 著者名/発表者名
      佐川直也,四方俊幸
    • 学会等名
      レオロジー学会年会
    • 発表場所
      京都大学宇治キャンパス(京都府宇治市)
    • 年月日
      2015-05-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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