イオン液体の分子間振動におけるアノマリーの解明

• 研究課題/領域番号: 15K05377
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 城田 秀明 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (00292780)
• 研究協力者: 柿沼 翔平 千葉大学, 大学院融合科学研究科
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: イオン液体 / フェムト秒ラマン誘起カー効果分光 / 低振動数スペクトル / 分子間振動 / 温度依存性 / イミダゾリウムカチオン

研究成果の概要

2007年の米国のグループにより，ある種のアニオンを有するイオン液体では分子間振動スペクトルが温度に依存しないという，液体には決して見られない驚くべき現象が報告された。本研究課題では，その検証とその原因を分子レベルで理解するために，フェムト秒ラマン誘起カー効果分光装置で種々のイオン液体の分子間振動の温度依存性を検討した。20種以上のイオン液体を調べた結果，米国のグループの結果を再現できず，どのようなイオン液体を用いても分子間振動は温度に依存することが明らかになった。また，芳香族カチオン系イオン液体と非芳香族性イオン液体では，温度の変調により分子間振動バンドの変化の仕方が異なることを見出した。

研究成果

• [国際共同研究] Brookhaven National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] NJ State University, Rutgers(米国)
• [雑誌論文] Effects of aromaticity in cations and their functional groups (2018)
  • 著者名/発表者名: Shohei Kakinuma, Sharon Ramati, James F. Wishart, Hideaki Shirota
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 148 号: 19
  • DOI: 10.1063/1.5010066
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature Dependent Spectral Features of Room Temperature Ionic Liquids: Aromatic vs. Nonaromatic. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Shirota, Shohei Kakinuma
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry & Biophysics 巻: 7 号: 04 ページ: 58-58
  • DOI: 10.4172/2161-0398-c1-025
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Femtosecond Raman-Induced Kerr Effect Study of Temperature-Dependent Intermolecular Dynamics in Imidazolium-Based Ionic Liquids: Effects of Anion Species and Cation Alkyl Groups. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shohei Kakinuma, Tateki Ishida, Hideaki Shirota
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 121 号: 1 ページ: 250-264
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b11009
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultrafast Dynamics in Aromatic Cation Based Ionic Liquids: A Femtosecond Raman-Induced Kerr Effect Spectroscopic Study (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Shirota, Shohei Kakinuma, Kotaro Takahashi, Akito Tago, Hocheon Jeong, Tomotsumi Fujisawa
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 89 号: 9 ページ: 1106-1128
  • DOI: 10.1246/bcsj.20160085
  • NAID: 130006770695
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure of Ionic Liquids with Cationic Silicon-Substitutions (2016)
  • 著者名/発表者名: Boning Wu, Hideaki Shirota, Sharon Lall-Ramnarine, Edward W. Castner, Jr.
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 145 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4962257
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of Tetrafluoroborate and Bis(trifluoromethylsulfonyl)amide Anions on the Microscopic Structures of 1-Methyl-3-octylimidazolium-based Ionic Liquids and Benzene Mixtures: A Multiple Approach by ATR-IR, NMR and Femtosecond Raman-Induced Kerr Effect Spectroscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Shirota, Shohei Kakinuma, Yu Itoyama, Tatsuya Umecky, Toshiyuki Takamuku.
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 120 号: 3 ページ: 513-526
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b10917
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] An fs-RIKES Study of Orientational Dynamics in Nondipolar Solutions (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideaki SHirota
  • 学会等名: 14th Trombay Symposium on Radiation & Photochemistry (Mumbai, India)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] フェムト秒ラマン誘起カー効果分光によるリドカイン水溶液の分子間ダイナミクスの濃度依存性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 城田秀明
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] イオン液体の低振動数スペクトルの温度依存性：カチオンとその側基の芳香族性の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柿沼翔平、Sharon Ramati, James F. Wishart, 城田秀明
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 7-アザインドールの二量化におけるホスホニウム系イオン液体のアニオン効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 髙橋浩太郎、城田秀明
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] イオン液体/ポリエチレングリコール混合溶液の液体物性と低振動数スペクトル (2018)
  • 著者名/発表者名: 安藤雅俊、城田秀明
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] Low-Frequency Spectra of Condensed Phases by Femtosecond Raman-Induced Kerr Effect Spectroscopy: Room Temperature Ionic Liquids (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Shirota
  • 学会等名: Analytix-2017
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2017-03-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] フェムト秒ラマン誘起カー効果分光でみるリドカイン水溶液の分子間ダイナミクス：濃度依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 城田秀明
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] イオン液体のカチオン構造が与える低振動数スペクトルの温度依存性への影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柿沼翔平、城田秀明
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] ホスホニウム系イオン液体中での7-アザインドールの二量化定数 (2017)
  • 著者名/発表者名: 髙橋浩太郎、城田秀明
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Temperature Dependence of Low-Frequency Spectra of Ionic Liquids: A Femtosecond Raman-Induced Kerr Effect Spectroscopic Study (2017)
  • 著者名/発表者名: Shohei Kakinuma, Hideaki Shirota
  • 学会等名: XVIII Time Resolved Vibrational Spectroscopy (Cambridge, UK)
  • 国際学会
• [学会発表] Temperature Dependence of Intermolecular Vibrational Dynamics in Room Temperature Ionic Liquids (2017)
  • 著者名/発表者名: Shohei Kakinuma, Hideaki Shirota
  • 学会等名: 8th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems (Wisla, Poland)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ultrafast Dynamics of Polystyrene in Carbon Tetrachloride Studied by Femtosecond Raman-Induced Kerr Effect Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Shirota
  • 学会等名: European Molecular Liquid Group / Japanese Molecular Liquid Group Annual Meeting 2017 (Vienna, Austria)
  • 国際学会
• [学会発表] Temperature Dependence of Low-Frequency Spectra in Ionic Liquids: Comparison of Imidazolium, Pyridinium, Pyrrolidinium, Ammonium, and Phosphonium Cations (2017)
  • 著者名/発表者名: Shohei Kakinuma, Hideaki Shirota
  • 学会等名: European Molecular Liquid Group / Japanese Molecular Liquid Group Annual Meeting 2017 (Vienna, Austria)
  • 国際学会
• [学会発表] Determination of Dimerization Constants of 7-Azaindole in Phosphonium-Based Ionic Liquids by 1H NMR (2017)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Takahashi, Hideaki Shirota
  • 学会等名: European Molecular Liquid Group / Japanese Molecular Liquid Group Annual Meeting 2017 (Vienna, Austria)
  • 国際学会
• [学会発表] Temperature Dependent Spectral Features of Room Temperature Ionic Liquids: Aromatic vs. Nonaromatic (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Shirota, Shohei Kakinuma
  • 学会等名: 4th International Conference on Physical and Theoretical Chemistry (Dublin, Ireland)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dimerization of 7-Azaindole in Phosphonium-based Ionic Liquids with a Variety of Anions (2017)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Takahashi, Hideaki Shirota
  • 学会等名: 13th IUPAC International Conference on Novel Materials and their Synthesis (Nanjing, China)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] フェムト秒ラマン誘起カー効果分光によるポリスチレン溶液の低振動スペクトル (2017)
  • 著者名/発表者名: 城田秀明
  • 学会等名: 平成29年度日本分光学会年次大会
• [学会発表] フェムト秒ラマン誘起カー効果分光でみるイオン液体の低振動数スペクトルの温度依存性：カチオン構造の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柿沼翔平、城田秀明
  • 学会等名: 平成29年度日本分光学会年次大会
• [学会発表] 永久双極子のない分子溶液系の過減衰緩和過程 (2017)
  • 著者名/発表者名: 城田秀明
  • 学会等名: 第40回溶液化学シンポジウム
• [学会発表] 様々なアニオン種を有するホスホニウム系イオン液体中での7-アザインドールの状態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 髙橋浩太郎、城田秀明
  • 学会等名: 第40回溶液化学シンポジウム
• [学会発表] 液体・溶液の超高速ダイナミクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 城田秀明
  • 学会等名: 2017年度合成有機化学講演会
  • 招待講演
• [学会発表] イミダゾリウム系イオン液体の分子間ダイナミクスの温度依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柿沼翔平、城田秀明
  • 学会等名: 第6回CSJ化学フェスタ2016
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-11-14
• [学会発表] フェムト秒ラマン誘起カー効果分光でみる イミダゾリウム型イオン液体の分子間振動の温度依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柿沼翔平、城田秀明
  • 学会等名: 第39回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2016-11-09
• [学会発表] ホスホニウム系イオン液体中での7-アザインドールの状態：二量化へのアニオンの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 髙橋浩太郎、城田秀明
  • 学会等名: 第39回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2016-11-09
• [学会発表] Temperature Dependence of Intermolecular Vibrational Dynamics of Imidazolium-Based Ionic Liquids (2016)
  • 著者名/発表者名: Shohei Kakinuma, Hideaki Shirota
  • 学会等名: EMN Meeting on Ultrafast 2016
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2016-10-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Temperature Dependent Features of Low-Frequency Spectra for Imidazolium-Based Ionic Liquids: Comparison with Analogous Molecular Liquids (2016)
  • 著者名/発表者名: Shohei Kakinuma, Hideaki Shirota
  • 学会等名: Joint EMLG/JMLG Annual Meeting 2016
  • 発表場所: Chania, Greece
  • 年月日: 2016-09-11
  • 国際学会
• [学会発表] 液体・溶液の分子間ダイナミクス：低振動数領域の分光手法とスペクトルの解釈 (2016)
  • 著者名/発表者名: 城田秀明
  • 学会等名: 第56回分子科学若手の会 夏の学校
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-08-22
  • 招待講演
• [学会発表] 芳香族カチオン型イオン液体の低振動数スペクトルの特徴 (2016)
  • 著者名/発表者名: 城田秀明
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 京田辺、京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] イミダゾリウム系イオン液体の低振動数スペクトルの温度依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柿沼翔平、城田秀明
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 京田辺、京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] イオン液体のカチオン構造および分子液体の分子構造が与える低振動数スペクトルへの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 髙橋浩太郎、城田秀明
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 京田辺、京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] リチウム塩－アミド系共晶融液の物性：アミド分子における置換基効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 多胡彰人、城田秀明
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 京田辺、京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Temperature Dependent Features of Low-Frequency Spectra of Imidazolium-Based Ionic Liquids: ANion Dependence (2016)
  • 著者名/発表者名: Shohei Kakinuma, Hideaki Shirota
  • 学会等名: Recent Advances in Molecular Spectroscopy
  • 発表場所: Hyderabad, India
  • 年月日: 2016-03-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] フェムト秒ラマン誘起カー効果による室温イオン液体の分子間振動ダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 城田秀明
  • 学会等名: 講演会「イオン液体の分子科学～基礎からひもとく物性，機能～」
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] フェムト秒ラマン誘起カー効果分光による芳香族イオン液体の 低振動数スペクトルの温度依存性に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柿沼翔平
  • 学会等名: 第12回 若手研究者による先端的レーザー分光シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] Physical Properties and Ultrafast Dynamics of Dicationi Ionic Liquids: Comparison with Monocationis Ionic Liquids (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Shirota
  • 学会等名: EMN Meeting on Ultrafast Reserach
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ionic Liquids Based on Imidazolium Dications: Physical Properties and Ultrafast Dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Shirota
  • 学会等名: 11th IUPAC International Conference on Novel Materials and their Synthesis
  • 発表場所: Qinhuangdao, China
  • 年月日: 2015-10-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Temperature Dependence of Low-Frequency Spectra in Ionic Liquids having Spherical Top Anions (2015)
  • 著者名/発表者名: Shohei Kakinuma, Hideaki Shirota
  • 学会等名: European and Japanese Molecular Liquid Groups Annual Meeting 2015
  • 発表場所: Rostock, Germany
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] Intermolecular Dynamics of Six-Membered-Ring Molecular Liquids: Effects of Conjugation and Polarizability Anisotropy (2015)
  • 著者名/発表者名: Shohei Kakinuma, Hideaki Shirota
  • 学会等名: European and Japanese Molecular Liquid Groups Annual Meeting 2015
  • 発表場所: Rostock, Germany
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [備考] 千葉大学 城田研究室
  • URL: http://shirota-lab.adv.chiba-u.jp/
• [備考] 千葉大学 城田研究室
  • URL: http://shirota-lab.adv.chiba-u.jp/