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イオン液体の超高速ダイナミクス:分子間振動から構造緩和への遷移の分子論的理解

研究課題

研究課題/領域番号 18J12979
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
研究機関千葉大学

研究代表者

柿沼 翔平  千葉大学, 大学院理学研究院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードイオン液体 / 分子間振動 / 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 / 温度依存性
研究実績の概要

本研究は,イオン液体の特殊性の起源・本質を分子レベルで明らかにするため,イオン液体およびそれと構造や物性が類似した系のフェムト秒ダイナミクスの温度依存性を二種類の相補的な分光法、すなわちフェムト秒ラマン誘起カー効果分光およびテラヘルツ時間領域分光により検討し,イオン液体の特性が超高速ダイナミクスに与える影響の解明を目指したものである。昨年度の研究で一般的なイオン液体についての分子間振動ダイナミクスの温度依存性に関する系統的な結論が得られているため,今年度は特殊なイオン液体や系として、側鎖に硫黄原子を含むホスホニウム系イオン液体の合成および物性値の評価を行った。イオン液体の粘度を低下させる方法として,カチオンの側鎖へのエーテル基の導入や,イオン液体を構成する原子を同族のより重い原子に置換することなどが知られている。これらの知見に基づき,エーテル基の酸素原子を硫黄原子に置換したものに相当するチオエーテル基を含むイオン液体の合成を目指し,その物性値を測定することでチオエーテル基の影響を検討した。その結果,チオエーテル基を導入したイオン液体の粘度は無置換のイオン液体よりも粘度が高くなることが明らかになった。これは,重原子置換による効果よりもファンデルワールス力の増加による粘度の上昇効果が上回ったためではないかと考えられる。また,カチオンの側鎖が(エチルチオ)エチル基のものより(メチルチオ)エチル基のほうが炭素数が少ないにもかかわらず粘度が大きくなるという興味深い結果が得られた。エーテル基の場合(エトキシエチル基とメトキシエチル基)では粘度が大きくなる場合と小さくなる場合の両方が報告されており,この現象がチオエーテル基に特有のものであるのか,またカチオン構造やアニオン種に依存するのかといった点は,さらに多様なサンプルについて分光測定を含めた研究が必要である。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Liquid Properties of Ionic Liquids Based on Phosphonium Cations with (Alkylthio)alkyl Groups2019

    • 著者名/発表者名
      Shirota Hideaki, Takahashi Kotaro, Ando Masatoshi, Kakinuma Shohei
    • 雑誌名

      Journal of Chemical & Engineering Data

      巻: 64 号: 11 ページ: 4701-4707

    • DOI

      10.1021/acs.jced.9b00033

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Femtosecond Raman-Induced Kerr Effect Study of Temperature-Dependent Intermolecular Dynamics in Pyrrolidinium-Based Ionic Liquids: Effects of Anion Species2019

    • 著者名/発表者名
      Kakinuma Shohei、Shirota Hideaki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 123 号: 6 ページ: 1307-1323

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b10269

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Femtosecond Raman-Induced Kerr Effect Study of Temperature-Dependent Intermolecular Dynamics in Molten Bis(trifluoromethylsulfonyl)amide Salts: Effects of Cation Species2018

    • 著者名/発表者名
      Kakinuma Shohei、Shirota Hideaki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 122 号: 22 ページ: 6033-6047

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b03302

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Effects of Anion Species on Temperature-Dependent Low-Frequency Spectral Features of Pyrrolidinium-Based Ionic Liquids2019

    • 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99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フェムト秒ラマン誘起カー効果分光でみる非芳香族イオン液体の低振動数スペクトルの温度依存性2018

    • 著者名/発表者名
      柿沼翔平、城田秀明
    • 学会等名
      平成30年度日本分光学会年次講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Temperature Dependence of Low-Frequency Spectra in Pyrrolidinium-Based Ionic Liquids2018

    • 著者名/発表者名
      柿沼翔平、城田秀明
    • 学会等名
      Joint Conference of EMLG/JMLG Annual Meeting 2018 and 41st Symposium on Solution Chemistry of Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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