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ナノチューブにおける電解質溶液の水輸送とイオン伝導の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16J00042
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 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関九州大学

研究代表者

植松 祐輝  九州大学, 理学研究院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード水 / イオン / 電気二重層 / 界面 / 表面張力 / 電解質溶液 / 界面現象
研究実績の概要

1. 今年度の4月-7月は、界面活性剤を微量に加えた電解質溶液の表面張力測定を行った。実験は順調に進み、10月に論文として出版することができた。この結果、表面張力の極小の問題(Jones-Ray効果)の原因は水に含まれる僅かな量の帯電した不純物である可能性が高くなった。
2. また、疎水性表面の不純物効果に関するレビューの執筆をし、こちらも9月に出版された。論文には、疎水性界面のゼータ電位と濡れ膜の分離圧が不純物の効果で矛盾なく説明できることを示した新しい結果も盛り込んだ。
3. 首都大学、テルアビブ大学との電解質溶液の流動に関する共同研究については5月に、研究打ち合わせのためにイスラエルに行き、その後、9月に論文を出版することができた。論文では流動がある場合のデバイ緩和の理論式を与えており、まだ実験的に検証されていない結果である。
4. フラーレンの拡散係数の表面物性依存性について、分子動力学シミュレーションを用いた研究を続けている。現在のところ、OH基をフラーレン表面に付加していくことは、全電荷をゼロに保って±0.5eの部分電荷を表面にランダムに付加していくことと、ほぼ同等の効果があることがわかっている。COO-基、NH3+基についても、部分電荷の付加に対応しているのかどうか、計算で確かめている最中である。これらはタンパク質表面の基礎的なモデルとなっており、ゆくゆくはペプチドや短いタンパク質での計算をするつもりであり、PDBデータからシミュレーションをすること、アミノ酸のシークエンスからシミュレーション用のタンパク質を作成することは既に可能となっている。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 7件、 査読あり 8件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Free University of Berlin(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Tel-Aviv University(イスラエル)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ベルリン自由大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] ベルリン自由大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Impurity effects at hydrophobic surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Uematsu Yuki、Bonthuis Douwe Jan、Netz Roland R.
    • 雑誌名

      Current Opinion in Electrochemistry

      巻: 13 ページ: 166-173

    • DOI

      10.1016/j.coelec.2018.09.003

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Intentionally added ionic surfactants induce Jones-Ray effect at air-water interface2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Uematsu, K. Chida, H. Matsubara
    • 雑誌名

      Colloid and Interface Science Communications

      巻: 27 ページ: 45-48

    • DOI

      10.1016/j.colcom.2018.10.003

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear response functions of an electrolyte solution in a uniform flow2018

    • 著者名/発表者名
      Adar Ram M.、Uematsu Yuki、Komura Shigeyuki、Andelman David
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 98 号: 3 ページ: 032604-032604

    • DOI

      10.1103/physreve.98.032604

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The effects of ion adsorption on the potential of zero charge and the differential capacitance of charged aqueous interfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uematsu, Roland R. Netz, and Douwe J. Bonthuis
    • 雑誌名

      J. Phys. Condens. Matter

      巻: 30 号: 6 ページ: 064002-064002

    • DOI

      10.1088/1361-648x/aaa4d4

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crossover of the Power-Law Exponent for Carbon Nanotube Conductivity as a Function of Salinity2018

    • 著者名/発表者名
      Uematsu Yuki、Netz Roland R.、Bocquet Lyderic、Bonthuis Douwe Jan
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 122 号: 11 ページ: 2992-2997

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b01975

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Analytical interfacial layer model for the capacitance and electrokinetics of charged aqueous interfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Uematsu Yuki、Netz Roland R.、Bonthuis Douwe Jan
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 印刷中 号: 31 ページ: 9097-9113

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b04171

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Charged Surface-Active Impurities at Nanomolar Concentration Induce Jones-Ray Effect2017

    • 著者名/発表者名
      Uematsu Yuki、Bonthuis Douwe Jan、Netz Roland R.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Lett.

      巻: 9 号: 1 ページ: 189-193

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.7b02960

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Power-law electrokinetic behavior as a direct probe of effective surface viscosity2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uematsu, Roland R. Netz, and Douwe J. Bonthuis
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 670 ページ: 11-15

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2016.12.056

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Jones-ray effect can be explained by charged impurities2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uematsu
    • 学会等名
      Water at Interface
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電解質溶液の表面張力の極小の理論2018

    • 著者名/発表者名
      植松祐輝
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電解質溶液の表面張力極小の分子理論2018

    • 著者名/発表者名
      植松祐輝
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電解質溶液の界面物理化学2018

    • 著者名/発表者名
      植松祐輝
    • 学会等名
      九州大学理学部化学科 平成30年度前期 特別談話会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Jones-ray effect can be explained by charged impurities2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uematsu
    • 学会等名
      Soft matter physics: from the perspective of the essential heterogeneity
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Charged surface-active impurities at nanomolar concentration induce Jones-Ray effect2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uematsu
    • 学会等名
      12th Mini Symposium on Liquids
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Charged surface-active impurities at nanomolar concentration induce Jones-Ray effect2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uematsu
    • 学会等名
      16th IACIS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 空気と電解質水溶液の表面張力:ジョーンズレイ効果2018

    • 著者名/発表者名
      植松 祐輝, Douwe Bonthuis, Roland Netz
    • 学会等名
      凝縮系の理論化学2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電解質溶液の表面張力における80 年以上前の問題の解決2018

    • 著者名/発表者名
      植松 祐輝, Douwe Bonthuis, Roland Netz
    • 学会等名
      物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Electrokinetics and Friction in Confinement2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uematsu
    • 学会等名
      NanoTrans annual meeting
    • 発表場所
      ベルリン自由大学
    • 年月日
      2017-02-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Power-law electrokinetic behavior as a direct probe of effective surface viscosity2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uematsu, Roland. R. Netz, Douwe Jan Bonthuis
    • 学会等名
      10th Liquid Matter Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrokinetic power law and capacitance analyzed by double-layer model with interfacial box layer2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uematsu, Roland. R. Netz, Douwe Jan Bonthuis
    • 学会等名
      ELKIN 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of a sub-nanometer interfacial water layer on electro-osmosis and capacitance2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uematsu, R. R. Netz, D. J. Bonthuis
    • 学会等名
      14th HORIZONS in Molecular Biology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Difference between linear and nonlinear oscillations2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uematsu
    • 学会等名
      Germany-Japan Young Scientist meeting on “Dynamic ordering of biomolecular systems for creation of integrated function"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] サブナノメーターの水の表面層がキャパシタンスと電気浸透に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      植松祐輝、R. R. Netz、D. J. Bonthuis
    • 学会等名
      第16回関東ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電気泳動測定で Stern 層内の誘電率と粘性を見積もる理論2016

    • 著者名/発表者名
      植松祐輝
    • 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
      北海道教育大学旭川校
    • 年月日
      2016-09-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Electro-osmosis of polymer solutions: linear and nonlinear behavior2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uematsu
    • 総ページ数
      73
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] Yuki Uematsu

    • URL

      http://www.scc.kyushu-u.ac.jp/BioChemPhys/uematsu/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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