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界面に誘起される分子組織体 表面分子マクロクラスターの構造と物性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18750005
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 物理化学
研究機関東北大学

研究代表者

水上 雅史  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60333902)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2007年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2006年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワード固-液界面 / 吸着 / 水素結合 / 分子組織体 / 表面増強赤外吸収 / 界面エネルギー / ダイナミクス
研究概要

研究代表者らはこれまでに、表面力測定、ATR-FTIR、吸着等温線測定を組み合わせた新規方法論を用い、2成分液体中のシリカ表面に吸着したアルコール,カルボン酸などの、水素結合による厚み数10nmの規則構造形成を見いだしている(界面分子マクロクラスター)。本研究課題では、分子マクロクラスター吸着層の接触・橋かけにより生じる長距離引力とクラスターのダイナミクスとの相関を分子レベルで理解し、微粒子の分散制御などへの応用指針を示すことを目的とした。
前年度に、金表面上に調製した末端にOH基をもつアルカンチオール誘導体の自己組織化膜表面を用いた表面増強全反射赤外吸収スペクトル測定を開始し、界面の近傍(〜10nm以下)の評価が可能となった。
本年度は、表面増強全反射赤外吸収分光法により、エタノールーシクロヘキサン2成分液体中でOH基修飾表面に吸着し、クラスターを形成したエタノールのダイナミクスの評価を行った。エタノール濃度0.1〜0.3mol%では、吸着エタノールのOH伸縮振動(νOH)ピークは、結晶状態のピーク波数である3200cm^<-1>付近に観測され、安定な鎖状クラスター形成が示された。エタノール濃度0.5〜3.0mol%では濃度上昇に伴いνOHピークは高波数シフトし、液体状態のピーク波数に近づいたことから、エタノールの分子運動性の増大が示された。これは、吸着層接触による引力の減少・消失は、エタノール分子の運動性の増大に伴う吸着層-バルク界面エネルギー減少によるという説明に対する明確な実験的根拠である。これは、従来数多く行われていたマクロな測定では知られていなかった吸着液体のダイナミクスを明らかにしたものであり、微粒子間相互作用、分散安定性、集積制御に対して実験に基づいた指針を与えるものである。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (17件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] New Surface Forces Apparatus Using Two-beam Interferometry2008

    • 著者名/発表者名
      H. Kawai
    • 雑誌名

      Rev. Sci. Instrum. 79

      ページ: 43701-43701

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Poly (acrylic acid) Nano-films by In-situ Polymerization of Acrylic Acid Macroclusters on Silicon Oxide Surfaces2008

    • 著者名/発表者名
      L. Zhang
    • 雑誌名

      Macromol. Symposia (In press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Macrocluster Formation on Silica Surfaces in Phenol-Cyclohexane Mixtures2007

    • 著者名/発表者名
      N. Yilmaz
    • 雑誌名

      Langmuir 23

      ページ: 6070-6075

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen Bonded Molecular Macrocluster Formation on Silica Surfaces in Non-Polar Solvents2007

    • 著者名/発表者名
      K. Kurihara
    • 雑誌名

      Rep. Inst. Fluid Science 19

      ページ: 103-106

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Macrocluster Formation on Silica Surfaces in Phenol-Cyclohexane Mixtures2007

    • 著者名/発表者名
      N.Yilmaz
    • 雑誌名

      Langmuir 23(in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Macrocluster Formation of Alcohol on Silica Surface in Cyclohexane : Analysis of Interfacial Energy between Adsorption Layer and Bulk Solution2006

    • 著者名/発表者名
      M.Mizukami
    • 雑誌名

      e-J. Surf. Sci. Nanotech. 4

      ページ: 244-248

    • NAID

      130004439004

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] コロイドプローブ原子間力顕微鏡によるNaCl水溶液中のモンモリロナイト粒子の相互作用力の測定2006

    • 著者名/発表者名
      黒澤進
    • 雑誌名

      日本原子力学会和文論文誌 5

      ページ: 251-256

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] シクロヘキサン中における水のシリカ表面への吸着-界面分子マクロクラスター形成との比較2008

    • 著者名/発表者名
      小林 篤史
    • 学会等名
      日本化学会第88春季年会
    • 発表場所
      立教大学
    • 年月日
      2008-03-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 1H NMR によるシリカ表面に形成したエタノールマクロクラスターのダイナミクス評価2008

    • 著者名/発表者名
      石島 美弥
    • 学会等名
      日本化学会第88春季年会
    • 発表場所
      立教大学
    • 年月日
      2008-03-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 界面分子マクロクラスターを利用した金ナノ粒子集積体の構築2008

    • 著者名/発表者名
      梶原 剛史
    • 学会等名
      日本表面科学会東北支部講演会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2008-03-14
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 電場により配向制御した液晶薄膜のナノ共振ずり測定2008

    • 著者名/発表者名
      中野 真也
    • 学会等名
      日本表面科学会東北支部講演会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2008-03-14
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Adsorption of Water on Silica Surface in Cyclohexane Studied by Colloidal Probe Atomic Force Microscopy and Sum Frequency Generation Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      A. Kobayashi
    • 学会等名
      26th Australian Colloid and Surface Chemistry Student Conference
    • 発表場所
      Warrnambool, Australia
    • 年月日
      2008-02-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Molecularly Flat and Thickness Regulated Poly (NIPAAm) Nano-Films by In-Situ Polymerization of NIPAAm Macrocluster on Silica Surfaces2007

    • 著者名/発表者名
      M. Mizukami
    • 学会等名
      The 10th Pacific Polymer Conference
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2007-12-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] シクロヘキサン中における水のシリカ表面への吸着-界面分子マクロクラスター形成との比較2007

    • 著者名/発表者名
      小林 篤史
    • 学会等名
      第60回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2007-09-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 界面NIPAAmマクロクラスターを利用した新規高分子ナノ薄膜調製:溶媒交換法2007

    • 著者名/発表者名
      水上 雅史
    • 学会等名
      第60回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2007-09-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] シリカ表面におけるエタノールマクロクラスターの形成とそのバルクへの影響-1H NMRによる解析2007

    • 著者名/発表者名
      石島 美弥
    • 学会等名
      第60回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2007-09-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 固-液界面に誘起される分子組織構造水素結合界面分子マクロクラスターの特性評価2007

    • 著者名/発表者名
      水上 雅史
    • 学会等名
      第1回分子科学討論会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2007-09-18
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Multilayer Films Prepared by In Situ Polymerization of Hydrogen-Bonded Macroclusters on Silicon Surface2007

    • 著者名/発表者名
      張 莉
    • 学会等名
      第56回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2007-09-18
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Resonance Shear Study on Liquid Crystal (6CB) Confined between Mica Surfaces2007

    • 著者名/発表者名
      M. Mizukami
    • 学会等名
      International Conference on Science of Friction
    • 発表場所
      Irago, Japan
    • 年月日
      2007-09-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] In situ Polymerization of NIPAAm Macrocluster Formed on Silica Surfaces for Preparing Polymer Nano-films2007

    • 著者名/発表者名
      M. Mizukami
    • 学会等名
      12th Asian Chemical Congress
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia
    • 年月日
      2007-08-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 表面増強ATR-FTIRによる界面分子マクロクラスターのダイナミクス評価2007

    • 著者名/発表者名
      水上 雅史
    • 学会等名
      第56回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 年月日
      2007-05-31
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] シリカ表面に形成したエタノールマクロクラスターの動的振舞いの1H-NMRによる評価2007

    • 著者名/発表者名
      石島 美弥
    • 学会等名
      第56回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 年月日
      2007-05-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] In-situ Polymerization of Hydrogen Bonded N-isopropylacrylamide Macroclusters on Silica Surface2007

    • 著者名/発表者名
      張 莉
    • 学会等名
      第56回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 年月日
      2007-05-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 共振ずり測定法を用いた限定ナノ空間における潤滑油の分子挙動評価2007

    • 著者名/発表者名
      水上 雅史
    • 学会等名
      ナノ学会第5回大会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2007-05-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] "自己組織化ハンドブック", 材料編, 第7章 複合材料, 第5節 表面修飾, 2項「表面力測定による微粒子間相互作用と固-液界面物性の評価」2008

    • 著者名/発表者名
      水上 雅史
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス(印刷中)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [産業財産権] 高分子薄膜の製造方法2007

    • 発明者名
      栗原和枝 水上雅史
    • 権利者名
      栗原和枝 水上雅史
    • 取得年月日
      2007-02-23
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [産業財産権] ツインパス型ずり応力測定方法及びその装置2005

    • 発明者名
      栗原和枝, 佐久間博, 水上雅史
    • 権利者名
      栗原和枝, 佐久間博, 水上雅史
    • 出願年月日
      2005-09-28
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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