電子構造で見る過冷却水・アモルファス氷の水素結合

• 研究課題/領域番号: 19750016
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 原田 慈久 東京大学, 大学院・工学系研究科, 特任准教授 (70333317)
• 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: 3,180千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 480千円); 2009年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2008年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2007年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: 化学物理 / 光物性 / 放射線,X線,粒子線 / 放射線、X線、粒子線

研究概要

低温域の水の電子状態を軟X線発光分光を用いて観測し、水素結合の切断に相当するピークが氷の領域でも一部残り、これが内殻正孔ダイナミクスによるものである可能性を示した。一方、アセトニトリル-水混合系においては、低温域で水混合のミクロ不均一性が増大しても電子状態の変化は小さく、ゆらぎのサイズは軟X線発光で電子状態変化を捉える領域に比べて十分大きいことが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] 液体や溶液の価電子状態を元素選択的に観る:SPring-8軟X線ビームラインBL17SUにおける軟X線発光実験 (2009)
  • 著者名/発表者名: 徳島高、原田慈久、辛埴
  • 雑誌名: 日本物理学会誌(Butsuri) vol.63 ページ: 852-857
  • NAID: 110006990273
  • 査読あり
• [雑誌論文] The inhomogeneous structure of water at ambient conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: C. Huang, K.T. Wikfeldt, T. Tokushima, D. Nordlund, Y. Harada, U. Bergmann, M. Niebuhr, T.M. Weiss, Y. Horikawa, M. Leemaa, M.P. Ljungberg, O. Takahashi, A. Lenz, L. Ojamae, A.P. Lyubartsev, S. Shin, L.G.M. Pettersson, A. Nilsson
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) vol.106 ページ: 15214-15218
  • 査読あり
• [雑誌論文] The inhomogeneous structure of water at ambient conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: C.Huang, K.T.Wikfeldt, T.Tokushima, D.Nordlund, Y.Harada, U.Bergmann, M.Niebuhr, T.M.Weiss, Y.Horikawa, M.Leemaa, M.P.Ljungberg, O.Takahashi, A.Lenz, L.Ojamae, A.P.Lyubartsev, S.Shin, L.G.M.Pettersson, A.Nilsson
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS) 106 ページ: 15214-15218
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Resolution X-ray Emission Spectroscopy of Liquid Water: the Observation of Two Structural Motifs (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Tokushima, Y. Harada, O. Takahashi, Y. Senba, H. Ohashi, L.G.M. Pettersson, A. Nilsson, S. Shin
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters vol.460 ページ: 387-400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isotope and temperature effects in liquid water probed by x-ray absorption and resonant x-ray emission spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: L.G.M. Pettersson, T. Tokushima, Y. Harada, O. Takahashi, S. Shin, A. Nilsson
  • 雑誌名: Physical Review Letters vol.100 ページ: 249801-249801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous electronic structure of ionic liquids determined by soft x-ray emission spectroscopy: Contributions from the cations and anions to the occupied electronic structure (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Kanai, T. Nishi, T. Iwatani, Y. Ouchi, K. Seki, Y. Harada, S. Shin
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry vol.129 ページ: 224507-224507
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Resolution X-ray Emission Spectroscopy of Liquid Water : the Observation of Two Structural Motifs (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Tokushima, Y. Harada, O. Takahashi, Y. Senba, H. Ohashi, L.G.M. Pettersson. A. Nilsson. S.
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters (FRONTIERS article) 460 ページ: 387-400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comment on"Isotope and temperature effects in liquid water probed by x-ray absorption and resonant x-ray emission spectroscopy" (2008)
  • 著者名/発表者名: L. GM. Yettersson, T. Tokushima, Y. Harada, O. Takahashi, S. Shin, A. Nilsson
  • 雑誌名: Physical Review Letters 100 ページ: 249801-249801
  • 査読あり
• [雑誌論文] 液体や溶液の価電子状態を元素選択的に観る : SPrhlg-8軟X線ビームラインBL17SUにおける軟X線発光実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 徳島高、原田慈久、辛埴
  • 雑誌名: 日本物理学会誌(Butsuti) 63 ページ: 852-857
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous electrorstructure of ionic liquids determined by soft x-ray emission spectroscopy : Contributions from the cations and anions to the occupied electronic structure (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Kanai, T. Nishi, T. Iwatanie Y. Ouchi, K. Seki, Y. Harada, S. Shin
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry 129
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Resolution X-ray Emission Spectroscopy of Liquid Water: the Observation of Two Structural Motifs (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Tokushima, Y. Harada, O. Takahashi, Y. Senba, H. Ohashi, L.G.M. Pettersson, A. Nilsson, S. Shin
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters (FRONTIERS article) accepted(掲載確定)
  • 査読あり
• [学会発表] Picture of Water Challenged by Synchrotron X-ray Experiments (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada(invited)
  • 学会等名: WINPTech 2009
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] X-ray emission and neutron diffraction study of acetonitrile-water mixtures (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, H. Arai, K. Sadakane, Y. Horikawa, T. Tokushima, S. Senba, H. Ohashi, Y. Takata, S. Shin
  • 学会等名: The 11th ISSP International Symposium on"Hydrogen and Water in Condensed Matter Physics"
  • 発表場所: 千葉生命の森リゾート
  • 年月日: 2009-10-14
• [学会発表] X-ray emission and neutron diffraction study of acetonitrile-water mixtures (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Harada, H.Arai, K.Sadakane, Y.Horikawa, T.Tokushima, S.Senba, H.Ohashi, Y.Takata, S.Shin
  • 学会等名: The 11th ISSP International Symposium on "Hydrogen and Water in Condensed Matter Physics"
  • 発表場所: 千葉生命の森リゾート
  • 年月日: 2009-10-14
• [学会発表] Ultra-high Resolution Soft X-Ray Emission Spectrometer for in-situ Experiments (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, M. Kobayashi, H. Niwa, M. Oshima, Y. Senba, H. Ohashi, T. Tokushima, Y. Horikawa, S. Shin
  • 学会等名: ICESS-11
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 2009-10-07
• [学会発表] x線発光分光の新展開日本の現状と海外の動向 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原田慈久
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] X線発光分光の新展開 日本の現状と海外の動向 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原田慈久
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] SPring-8における溶液系の軟x線発光実験 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原田慈久、徳島高、堀川裕加、辛埴
  • 学会等名: PF研究会
  • 発表場所: 茨城
  • 年月日: 2009-01-13
• [学会発表] アセトニトリル水溶液中の水の構造変化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 新井秀実、原田慈久、徳島高、小林正起、堀川裕加、高田恭孝、辛埴
  • 学会等名: 日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-01-11
• [学会発表] SPring-8における溶液系の軟X線発光実験 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原田慈久、徳島高、堀川裕加、辛埴
  • 学会等名: PF研究会
  • 発表場所: 茨城
  • 年月日: 2009-01-03
• [学会発表] 軟X線発光分光を用いた液体の電子状態の研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 徳島高、堀川裕加、新井秀実、原田慈久、高田恭孝、辛埴
  • 学会等名: 第1回界面科学研究会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2008-12-19
• [学会発表] 水・水溶液の構造と電子状態:2状態モデルへの回帰 (2008)
  • 著者名/発表者名: 原田慈久、徳島高、辛埴
  • 学会等名: 第44回X線分析討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-10-18
• [学会発表] 水・水溶液の構造と電子状態 : 2状態モデルへの回帰 (2008)
  • 著者名/発表者名: 原田慈久、徳島高、辛埴
  • 学会等名: 第44回X線分析討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-10-18
• [学会発表] アセトニトリル水溶液中における水の構造変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 新井秀実、原田慈久、徳島高、小林正起、堀川裕加、高田恭孝、辛埴
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] アセトニトリル水溶液中における水の構造変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 新井秀実、原田慈久、徳島高、小林正起、堀川裕加、高田恭孝、辛埴
  • 学会等名: 第2回分子科学討論会2008福岡
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] Electronic Structure of Water in Acetonitrile-Water Mixtures (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, H. Arai, T. Tokushima, Y. Horikawa, S. Shin
  • 学会等名: Gordon research conferences (water & aqueous solutions)
  • 発表場所: New Hampshire, USA
  • 年月日: 2008-07-30
• [学会発表] 軟x線発光分光法による溶液の電子状態の解明と構造モデルの構築 (2008)
  • 著者名/発表者名: 原田慈久, 徳島高, 堀川裕加, 高橋修, 新井秀実, 高田恭孝, 仙波泰徳, 大橋治彦, Michael Odelius, Lars Pettersson, Anders Nilsson, 尾嶋正治, 辛埴
  • 学会等名: 電気化学会第75回大会
  • 発表場所: 山梨大学
  • 年月日: 2008-03-31
• [学会発表] 軟X線発光分光法による溶液の電子状態の解明と構造モデルの構築 (2008)
  • 著者名/発表者名: 原田慈久, 徳島高, 堀川裕加, 高橋修, 新井秀実, 高田恭孝, 仙波泰徳, 大橋治彦, Michael Odelius, Lars Pettersson, Anders Nilsson, 尾嶋正治, 辛埴
  • 学会等名: 電気化学会第75回大会
  • 発表場所: 山梨大学
  • 年月日: 2008-03-31
• [学会発表] アセトニトリル水溶液中の水の電子状態 (2008)
  • 著者名/発表者名: 原田慈久、徳島高、堀川裕加、平谷篤也、尾嶋正治、辛埴
  • 学会等名: 第21回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ草津キャンパス
  • 年月日: 2008-01-13
• [学会発表] 軟X線発光分光法による溶液の電子状態の解明 (2007)
  • 著者名/発表者名: 原田慈久、徳島高、堀川裕加、仙波泰徳、大橋治彦、M. Odelius, LGM. Pettersson、A. Nilsson、尾嶋正治、辛埴
  • 学会等名: 第27回表面科学講演大会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2007-11-01