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気体-液体界面におけるヨウ化物イオンの溶媒和構造と不均一反応の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19350005
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関東京大学

研究代表者

真船 文隆  東京大学, 大学院・総合文化研究科, 准教授 (50262142)

研究分担者 廣川 淳  北海道大学, 大学院・地球環境科学研究院, 准教授 (20262115)
宮島 謙  東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教 (20365456)
研究期間 (年度) 2007 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
22,750千円 (直接経費: 17,500千円、間接経費: 5,250千円)
2009年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2008年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2007年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
キーワード気液界面 / ヨウ化物イオン / 不均一反応 / 液体ビーム / 光脱離スペクトル / 質量分析法 / 吸収スペクトル / 水溶液表面 / 光脱離 / 多光子励起 / 多光子イオン化 / 質量分析器 / 気体-液体界面 / 濡れ壁法 / 化学イオン化法 / 飛行時間型質量分析器 / CTTSバンド
研究概要

液体表面(気液界面)は、内側には溶媒が無限に存在する一方、気相側には溶媒分子がほとんど存在しないという極めて特異な微視的環境を形成する。このような不均一な溶媒和環境で、ハロゲンイオンがどのような溶媒和構造をとるかを明らかにすることを目的とした。第一原理計算によると、ヨウ化物イオンは水溶液の表面にも存在する一方、塩化物イオンは内部に存在すると考えられている。我々は、水溶液表面のヨウ化物イオンの吸収スペクトルを測定した。NaI溶液を液体ビームとし、これに対して紫外線を照射すると、ヨウ化物イオンがCTTS状態を経由して光脱離によって電子を放出する。電子の放出深さは1nm程度であるので、液体表面付近から放出される電子を検出することが可能である。光脱離スペクトルから、NaIの濃度が低いときには、ヨウ化物イオンは内部に存在し、濃度が高いときには表面に存在することがわかった。また、表面から生成するイオンを検出することで、Na^+イオンの溶媒和構造を調べた。その結果、Na^+イオンは濃度によらずに表面の内部に存在することがわかった。

報告書

(4件)
  • 2009 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (56件)

すべて 2010 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (24件) (うち査読あり 18件) 学会発表 (26件) 図書 (3件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] In Situ Measurements of Atmospheric Nitrous Acid by Chemical Ionization Mass Spectrometry Using Chloride Ion Transfer Reactions2009

    • 著者名/発表者名
      Jun Hirokawa, Takehiro Kato, Fumitaka Mafune
    • 雑誌名

      Anal.Chem. 81

      ページ: 8380-8380

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] F., Detailed investigation on the possibility of nanoparticles of various metal elements for surface assisted laser desorption/ionization mass spectrometry2009

    • 著者名/発表者名
      Yonezawa, T., Kawasaki, H., Tarui, A., Watanabe, T., Arakawa, R., Shimada, T., Mafune
    • 雑誌名

      Anal.Sci. 25

      ページ: 339-347

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] F., Ionization Energies of Niobium Carbide Clusters Nb_nC_m(n=3-10, m=0-7)2009

    • 著者名/発表者名
      Fukushima, N., Miyajima, K., Mafune
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.A. 113

      ページ: 2309-2315

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] F., Reactivity of Group 5 Bielement Clusters with H_22009

    • 著者名/発表者名
      Miyajima, K., Fukushima, N., Mafune
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.A. 113

      ページ: 4858-4861

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] F., In Situ Measurements of Atmospheric Nitrous Acid by Chemical Ionization Mass Spectrometry Using Chloride Ion Transfer Reactions2009

    • 著者名/発表者名
      Hirokawa, J., Kato, T., Mafune
    • 雑誌名

      Anal.Chem. 81

      ページ: 8380-8386

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] F., Breakdown of the Hume-Rothery Rules in Sub-Nanometer-Sized Ta-Containing Bimetallic Small Clusters2009

    • 著者名/発表者名
      Miyajima, K., Fukushima, N., Himeno, H., Yamada A., Mafune
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.A. 113

      ページ: 13448-13450

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionization Energies of Niobium Carbide Clusters NbnCm (n = 3-10, m = 0-7)2009

    • 著者名/発表者名
      Fukushima, Miyajima, Mafune
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry, A 113

      ページ: 2309-2315

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Degradation of Proteins by Laser Irradiation onto Gold Nanoparticles in Solution2009

    • 著者名/発表者名
      Takeda, Mafune, Kondow
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry, C 113

      ページ: 5027-5030

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detailed investigation on the possibility of nanoparticles of various metal elements for surface assisted laser desorption/ionization mass spectrometry2009

    • 著者名/発表者名
      Yonezawa, Mafune ら
    • 雑誌名

      Analytical Science 25

      ページ: 339-345

    • NAID

      10025210754

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionization of gold nanoparticles in solution by pulse laser excitation as studied by mass spectrometric detection of gold cluster ions2008

    • 著者名/発表者名
      M. Shoji, K. Miyajima, F. Mafune
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem. C.112

      ページ: 1929-1929

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Mechanism of laser induced size-reduction of gold nanoparticles as studied by single and double laser pulse excitation2008

    • 著者名/発表者名
      H. Muto, K. Miyajima. F. Mafune
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem. C.112

      ページ: 5810-5810

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Uptake of Gas-Phase Nitrous Acid by pH-Controlled Aqueous Solution Studied by a Wetted Wall Flow Tube2008

    • 著者名/発表者名
      J. Hirokawa, T. Kato, F. Mafune
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem. A112

      ページ: 12143-12150

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Uptake of Gas-Phase Nitrous Acid by pH-Controlled Aqueous Solution Studied by a Wetted Wall Flow Tube2008

    • 著者名/発表者名
      Hirokawa, Kato, Mafune
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry, A 112

      ページ: 12413-12150

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hybridization of ssDNA with Complementary DNA Probe Tethered to Au Nanoparticle - Effect of Steric Hindrance Caused by Conformation2008

    • 著者名/発表者名
      Takeda, Kondow, Mafune
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry, A 112

      ページ: 89-93

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of laser induced size-reduction of gold nanoparticles as studied by-single and double laser pulse excitation2008

    • 著者名/発表者名
      Muto, Miyajima, Mafune
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry, C 112

      ページ: 5810-5814

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reactivity of Niobium-Carbon Cluster ions with Hydrogen Molecules in Relation to Formation Mechanism of Met-Car Cluster Ionsexcitation2008

    • 著者名/発表者名
      Miyajima, Fukushima, Mafune
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry, A 112

      ページ: 5774-5776

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionization of gold nanoparticles in solution by pulse laser excitation as studied by massspectrometric detection of gold cluster ions2008

    • 著者名/発表者名
      Shoji, Miyajima, Mafune
    • 雑誌名

      Journal of Physicai Chemistry C 112

      ページ: 1929-1934

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hybridization of ssDNA with Compementary DNA Probe Tethred to Au Nanparticle- Effect of Steric Hindrance Cuased by Conformation2008

    • 著者名/発表者名
      Takeda Kondow, Mafune
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C 112

      ページ: 89-94

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermionic Emission of Electrons from Gold Nanoparticles by Nanosecond Pulse-Laser Excitation of Interband2007

    • 著者名/発表者名
      K. Yamada, K. Miyajima, F. Mafune
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem. C 111

      ページ: 11246-11246

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Estimation of Surface Oxide on Surfactant-Free Gold Nanoparticles Laser-Ablated in Water2007

    • 著者名/発表者名
      H. Muto, K. Yamada, K. Miyajima, F. Mafune
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem. C.111

      ページ: 17221-17226

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Estimation of Surface Oxide on Surfactant-Free Gold nanoparticles Laser Ablated in〓2007

    • 著者名/発表者名
      Muto, Yamada, Miyajima, Mafune
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C 111

      ページ: 17221-17226

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single Laser Pulse Induced Aggregation of Gold Nanoparticles2007

    • 著者名/発表者名
      Muto, Yamada, Miyajima, Mafune
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics 9

      ページ: 6027-6031

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermionic Emission of Elctrons from Gold Nanoparticles by Nanosecond Pulse-Laser Excitation of Interband2007

    • 著者名/発表者名
      Yamada, Yamada, Miyajima, Mafune
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry 111

      ページ: 11246-11251

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文]2007

    • 著者名/発表者名
      Mafune, Yamada, Muto
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE 6458

      ページ: 1-11

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Solvation structure of ions on the surface of sodium halide solution studied by using liquid beam technique2010

    • 著者名/発表者名
      平沼洋次郎, 鹿庭圭将, 宮島謙, 真船文隆
    • 学会等名
      化学反応討論会
    • 発表場所
      広島大学、広島
    • 年月日
      2010-06-04
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 液体ビーム法を用いた液体表面におけるヨウ化ナトリウムの溶媒和構造2010

    • 著者名/発表者名
      鹿庭圭将・平沼洋次郎・宮島謙・真船文隆
    • 学会等名
      日本化学会春季年会
    • 発表場所
      近畿大学、大阪
    • 年月日
      2010-03-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] タンタルを含む3元素金属クラスターの気相合成と魔法数組成の元素依存性2010

    • 著者名/発表者名
      姫野秀徳・山田昂・宮島謙・真船文隆
    • 学会等名
      日本化学会春季年会
    • 発表場所
      近畿大学、大阪
    • 年月日
      2010-03-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 液体ビーム法を用いた液体表面におけるヨウ化ナトリウムの溶媒和構造2009

    • 著者名/発表者名
      鹿庭圭将, 東海林真, 平沼洋次郎, 宮島謙, 真船文隆
    • 学会等名
      第3回分子科学会2009
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2009-09-24
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] バナジウム族2成分クラスターのイオン化エネルギーと反応性の相関2009

    • 著者名/発表者名
      姫野秀徳、福島直弥、宮島謙、山田昂、真船文隆
    • 学会等名
      第3回分子科学討論会2009
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2009-09-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質結晶細孔空間への金属微粒子の集積2009

    • 著者名/発表者名
      武田佳宏、真船文隆、近藤保
    • 学会等名
      第3回分子科学討論会2009
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2009-09-23
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] X線自由電子レーザー(XFEL)と組み合わせた蛋白質単分子構造解析に用いる液体ビームの作成2009

    • 著者名/発表者名
      平沼洋次郎、鹿庭圭将、宮島謙、真船文隆
    • 学会等名
      第3回分子科学討論会2009
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2009-09-22
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] タンタルを含むクラスターの生成量分布にみられる特異性2009

    • 著者名/発表者名
      宮島謙、姫野秀徳、山田昂、真船文隆
    • 学会等名
      第3回分子科学討論会2009
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2009-09-22
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Breakdown of Hume-Rothery Rules in a Sub-Nanometer Sized Bi-metallic Clusters2009

    • 著者名/発表者名
      F. Mafune
    • 学会等名
      Canada-Japan workshop
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2009-07-03
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Laser synthesis and manipulation of gold nanomaterials2009

    • 著者名/発表者名
      F. Mafune
    • 学会等名
      LAMP2009
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      2009-06-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 気相分子に対する触媒活性を有する合金クラスターのコンビケムによる探素2009

    • 著者名/発表者名
      福島直弥・宮島謙・真船文隆
    • 学会等名
      日本化学会春季年会
    • 発表場所
      日本大学船橋キヤンパス
    • 年月日
      2009-03-27
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Combinatorial Chemistry for Ultrafast Search of Reactive Metal Clusters in the Gas Phase2009

    • 著者名/発表者名
      Mafune
    • 学会等名
      East Asian Workshop on Chemical Reactions
    • 発表場所
      Taiwan
    • 年月日
      2009-03-19
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Combinatorial Chemistry for Ultrafast Search of Reactive Metal Clusters in the Gas Phase2009

    • 著者名/発表者名
      F. Mafune
    • 学会等名
      The 13th East Asian Workshop on Chemical Reactions
    • 発表場所
      Taiwan
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 水溶液表面におけるヨウ化ナトリウムの溶媒和構造2008

    • 著者名/発表者名
      東海林真, 鹿庭圭将, 宮島謙, 真船文隆
    • 学会等名
      第2回分子科学討論会
    • 発表場所
      福岡国際会議場、福岡
    • 年月日
      2008-09-27
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 多元素クラスターのコンビケムーニオブ炭素クラスターのイオン化エネルギー測定-2008

    • 著者名/発表者名
      福島直弥・宮島謙・真船文隆
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      2008-09-27
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 機能性コンビケムによる水素解離吸着能を有する合金クラスターの探索2008

    • 著者名/発表者名
      宮島謙・福島直弥・真船文隆
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      2008-09-27
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 水溶液表面におけるヨウ化ナトリウムの溶媒和構造2008

    • 著者名/発表者名
      東海林真,鹿庭圭将,宮島謙,真船文隆
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      2008-09-27
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Reactivity of Mixed Metal Clusters with Hydrogen and their Ionization Energy2008

    • 著者名/発表者名
      Miyajima, Fukushima, Mafune
    • 学会等名
      International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters
    • 発表場所
      Valladolid, Spain
    • 年月日
      2008-09-18
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Combinatorial chemistry for fast search of multi-element clusters with specific function2008

    • 著者名/発表者名
      Mafune, Miyajima, Fukushima
    • 学会等名
      International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters
    • 発表場所
      Valladolid, Spain
    • 年月日
      2008-09-18
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 多成分クラスターの気相合成と反応性ロニオブ炭素クラスターの水素との反応性2008

    • 著者名/発表者名
      宮島謙・福島直弥・真船文隆
    • 学会等名
      化学反応討論会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2008-06-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 液体ビーム法を用いた金イオンの高感度な選択的検出による金ナノ粒子のイオン化のメカニズムの解明2008

    • 著者名/発表者名
      東海林真, 宮島謙, 真船文隆
    • 学会等名
      日本化学会春季年会
    • 発表場所
      立教大学、東京
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 機能性多成分クラスターの気相合成とコンビケムによる探索の試み2007

    • 著者名/発表者名
      宮島・福島・真船
    • 学会等名
      分子科学会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2007-09-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] レーザー照射による金ナノ粒子の微小化のメカニズム2007

    • 著者名/発表者名
      東海・林・真船
    • 学会等名
      分子科学会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2007-09-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 亜硝酸気体の酸性溶液による取り組み過程2007

    • 著者名/発表者名
      廣川・加藤・真船
    • 学会等名
      化学反応討論会
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2007-06-14
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] レーザー照射による金ナノ粒子の微小化のメカニズム2007

    • 著者名/発表者名
      東海林真, 真船文隆
    • 学会等名
      分子科学会
    • 発表場所
      東北大学、仙台
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 亜硝酸気体の酸性溶液による取り込み過程

    • 著者名/発表者名
      廣川淳, 加藤雄大, 真船文隆
    • 学会等名
      第23回化学反応討論会
    • 発表場所
      神戸
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [図書] 「高校生のための東大授業ライブ」東京大学教養学部編2010

    • 著者名/発表者名
      真船文隆, 共著
    • 出版者
      東京大学出版会
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [図書] 量子化学入門2008

    • 著者名/発表者名
      真船文隆
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [図書] 量子化学2008

    • 著者名/発表者名
      真船 文隆
    • 総ページ数
      256
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考] ホームページ等

    • URL

      http://maildbs.c.u-tokyo.ac.jp/~mafune/

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://maildbs.c.u-tokyo.acjp/~mafune/

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://maildbs.c.u-tokyo.ac.jp/~mafune/

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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