新規界面選択的偶数次非線形レーザー分光法による界面分子の化学反応の遷移状態の解明

• 研究課題/領域番号: 15KT0056
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 特設分野
• 研究分野: 遷移状態制御
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 山口 祥一 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60250239)
• 研究期間 (年度): 2015-07-10 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円); 2015年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: 和周波発生 / ヘテロダイン検出 / 水 / 氷 / 表面 / 脂質単分子膜 / 同位体希釈水 / 単結晶氷Ih / 界面 / 非線形

研究成果の概要

氷Ihのバルクの結晶構造は完全に解明されている．水分子の配向には長距離秩序が存在せず，これはプロトン無秩序性と呼ばれている．果たして氷Ihの表面もバルク同様にプロトン無秩序の状態にあるのか，あるいは表面では何らかの秩序が実現しているのか，まだ明らかになっていない．我々はヘテロダイン検出和周波発生分光法を単結晶氷Ihの表面に適用し，OH伸縮領域の振動スペクトルを測定した．同様の測定はオランダのグループからも報告されたが，彼我の結果は位相がπ/2異なり，全く相容れないものとなった．我々の結果は，水分子が水素を空気側に向けた“上向き”の配向を優勢とするプロトン秩序が表面に存在することを示唆している．

研究成果

• [雑誌論文] Proton Order toward the Surface of Ice Ih Revealed by Heterodyne-Detected Sum Frequency Generation Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Nojima, Yudai Suzuki, Misato Takahashi, and Shoichi Yamaguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 8 号: 20 ページ: 5031-5034
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b02198
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vibrational Coupling at the Topmost Surface of Water Revealed by Heterodyne-Detected Sum Frequency Generation Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Yudai Suzuki, Yuki Nojima, and Shoichi Yamaguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 8 号: 7 ページ: 1396-1401
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b00312
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Weakly Hydrogen-Bonded Water Inside Charged Lipid Monolayer Observed with Heterodyne-Detected Vibrational Sum Frequency Generation Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Nojima, Yudai Suzuki, and Shoichi Yamaguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 121 号: 4 ページ: 2173-2180
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b09229
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comment on 'Phase reference in phase-sensitive sum-frequency vibrational spectroscopy' [J. Chem. Phys. 144, 244711 (2016)] (2016)
  • 著者名/発表者名: Shoichi Yamaguchi
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 145 号: 16
  • DOI: 10.1063/1.4965437
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] シングルチャンネル・ヘテロダイン検出和周波発生分光法の開発とその水表面への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口祥一
  • 雑誌名: CACS FORUM 巻: 6 ページ: 11-21
  • NAID: 40020686548
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Heterodyne-Detected SFG Spectroscopy of Ice (2018)
  • 著者名/発表者名: Shoichi Yamaguchi
  • 学会等名: Trombay Symposium on Radiation & Photochemistry (TSRP-2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Heterodyne-detected sum frequency generation spectroscopy of aqueous interfaces (2017)
  • 著者名/発表者名: Shoichi Yamaguchi
  • 学会等名: 9th International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy (ICAVS 9)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Heterodyne-detected sum frequency generation spectroscopy of aqueous interfaces (2017)
  • 著者名/発表者名: Shoichi Yamaguchi
  • 学会等名: 253rd American Chemical Society National Meeting & Exhibition
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Single-Channel Heterodyne-Detected Sum Frequency Generation Spectroscopy for Liquid Interfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: Shoichi Yamaguchi
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: ホノルル，米国
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会 / 招待講演