X線の小・中角散乱とリバースモンテカルロによるナノ空間内の分子混合状態の解明

• 研究課題/領域番号: 19685002
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 飯山 拓 信州大学, 理学部, 准教授 (30313828)
• 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: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円); 2009年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2008年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2007年度: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)
• キーワード: ナノ空間 / クラスター / 分子混合 / X線回折 / X線小角散乱 / リバースモンテカルロ / 多孔性固体 / ゆらぎ

研究概要

ミクロな構造情報の実測法であるX線小角散乱法(SAXS)およびX線回折法(XRD)に、計算機科学の一手法であるリバースモンテカルロ法(RMC)を組み合わせ、ナノ空間中の分子混合状態の決定法を確立することが本研究の目的である。吸着状態のIn situ(その場)測定に最適化したX線測定装置を構築し、RMC法の混合吸着系への適用を行って、活性炭-硫酸-水系をはじめとする種々の吸着系への適用を行った。その結果、細孔内で硫酸イオンと水が水和クラスターとも呼ぶべき共同的振る舞いをすることをはじめとする細孔内分子の特異な振る舞いを見出し、ナノ空間中の分子混合系の実験的、解析的な記述法を大きく進展させることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Direct determination of intermolecular structure of ethanol adsorbed in micropores using X-ray diffraction and reverse Monte Carlo analysis (2009)
  • 著者名/発表者名: Taku Iiyama, Kousuke Hagi, Takafumi Urushibara, Sumio Ozeki
  • 雑誌名: Collids and Surfaces A 347 ページ: 133-141
  • NAID: 120007114289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct determination of intermolecular structure of ethanol adsorbed in micropores using X-ray diffraction and reverse Monte Carlo analysis (2009)
  • 著者名/発表者名: Taku Iiyama, Kousuke Hagi, Takafumi Urushibara, Sumio Ozeki
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces A 347 ページ: 133-141
  • NAID: 120007114289
  • 査読あり
• [学会発表] 疎水性微小空間中の水の水素結合ネットワーク構造 (2010)
  • 著者名/発表者名: 飯山拓, 二村竜祐, 藤崎布美佳, 浜崎亜富, 尾関寿美男, 星川晃範, 石垣徹
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] カーボンナノ空間に閉じ込められた水溶液に対するX線散乱法からのアプローチ (2009)
  • 著者名/発表者名: 二村竜祐, 飯山拓, 浜崎亜富, 尾関寿美男
  • 学会等名: 第23回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学
  • 年月日: 2009-11-28
• [学会発表] カーボンナノ空間中の有機電解質溶液の構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中亜季実, 大場友則, 加納博文, 飯山拓, 尾関寿美男, 金子克美
  • 学会等名: 第23回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学
  • 年月日: 2009-11-27
• [学会発表] リバースモンテカルロ法によるゼオライトの細孔内吸着分子間構造の解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 清家敦子, 飯山拓, 山崎誠志, 浜崎亜富, 尾関寿美男
  • 学会等名: 第62回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] カーボンミクロ細孔中におけるナノ硫酸水溶液のXRD及びSAXSによる構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 二村竜祐, 飯山拓, 浜崎亜富, 尾関寿美男
  • 学会等名: 日本化学会第89春季年会
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] リバースモンテカルロ法による細孔内吸着分子構造の解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 清家敦子, 飯山拓, 尾関寿美男
  • 学会等名: 日本化学会第89春季年会
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] 吸着相のリバースモンテカルロシミュレーションにおける細孔モデルの構築 (2008)
  • 著者名/発表者名: 清家敦子, 飯山拓, 尾関寿美男
  • 学会等名: 第22回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-10-24
• [学会発表] ナノ空間における硫酸塩水溶液の構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 二村竜祐, 飯山拓, 尾関寿美男
  • 学会等名: 第61回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-09-08
• [学会発表] X-ray diffraction and reverse Monte Carlo technique study of multi-component adsorption on carbon micropore (2008)
  • 著者名/発表者名: 飯山拓, 二村竜祐, 尾関寿美男
  • 学会等名: Symposium on Future Challenges for Carbon-Based Nanoporous Materials
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2008-07-11
• [学会発表] The Determination of Intermolecular Structure of Adsorbed Phase in the Micropore by X-ray techniques and Reverse Monte Carlo Method (2008)
  • 著者名/発表者名: 飯山拓, 羽木孝輔, 清家敦子, 浅見圭一, 清水篤史, 尾関寿美男
  • 学会等名: 8th International Symposium on the Characterisation of Porous Solids
  • 発表場所: イギリス・エジンバラ
  • 年月日: 2008-06-11
• [学会発表] Molecular Modeling of Activated Carbons for The Reverse Monte Carlo Method of Adsorbed Phase (2008)
  • 著者名/発表者名: 清家敦子, 飯山拓, 尾関寿美男
  • 学会等名: 8th International Symposium on the Characterisation of Porous Solids
  • 発表場所: イギリス・エジンバラ
  • 年月日: 2008-06-11
• [学会発表] The Direct Determination of Intermolecular Structure of Pollutants in Micropore Using in situ X-Ray Diffraction (2008)
  • 著者名/発表者名: 飯山拓, 尾関寿美男
  • 学会等名: 5th International Conference Interfaces Against Pollution 2008
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2008-06-02
• [学会発表] カーボンミクロ細孔中の硫酸ナノ水溶液の構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 二村竜祐, 飯山拓, 尾関寿美男
  • 学会等名: 日本化学会第88春季年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] 細孔内吸着分子集団の構造解析～実験でつなぐ吸着現象のミクロとマクロ (2007)
  • 著者名/発表者名: 飯山拓
  • 学会等名: 第21回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] 細孔内吸着分子集団の構造解析〜実験でつなぐ吸着現象のミグロとマクロ (2007)
  • 著者名/発表者名: 飯山 拓
  • 学会等名: 第21回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] X線による微小空間中での硫酸水和構造の検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 二村竜祐, 飯山拓, 尾関寿美男
  • 学会等名: 第21回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-09-27
• [学会発表] 二酸化炭素の活性炭細孔内における吸着構造の解明 (2007)
  • 著者名/発表者名: 羽木孝輔, 飯山拓, 尾関寿美男
  • 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: 松本
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] カーボンミクロ孔中での硫酸イオンの水和構造の検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 二村竜祐, 飯山拓, 尾関寿美男
  • 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: 松本
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] 制限空間内におけるエタノール分子の水素結合構造および相転移現象 (2007)
  • 著者名/発表者名: 飯山拓, 羽木孝輔, 浅見圭一, 清水篤史, 尾関寿美男
  • 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: 松本
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] Intermolecular structure and phase transition phenomena of 1-dimensional hydrogen bonding liquids in carbon micropores (2007)
  • 著者名/発表者名: 飯山拓, 羽木孝輔, 浅見圭一, 清水篤史, 尾関寿美男
  • 学会等名: 9th International Conference on Fundamentals of Adsorption
  • 発表場所: イタリア・ナクソス
  • 年月日: 2007-05-22