研究課題/領域番号 |
21K05107
|
研究種目 |
基盤研究(C)
|
配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分34020:分析化学関連
|
研究機関 | 筑波大学 |
研究代表者 |
中谷 清治 筑波大学, 数理物質系, 教授 (00250415)
|
研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
|
キーワード | 細孔内拡散 / 物質移動 / 多孔性粒子 / 顕微分析 / クロマトグラフィー / 多孔質粒子 |
研究開始時の研究の概要 |
クロマトグラフィーや触媒反応に関連する多孔質粒子/溶液系の化学プロセスは,粒子外物質移動,粒子表面での過程,粒子細孔内拡散,吸脱着や化学反応等が含まれており,この機構解析には速度論的研究が不可欠である。本研究は,単一粒子捕捉法と顕微分析法を組み合わせた手法で,単一粒子のみが存在する系で粒子外物質移動を単純化し,細孔内拡散等を,低分子と多点吸脱着を伴う高分子を比較し解明する。
|
研究実績の概要 |
本研究は,単一微粒子マニピュレーション法と顕微分析法を組み合わせた手法で,アセトニトリル-水混合溶媒等で低分子のODS-シリカゲル系での物質移動過程を,また,多点吸脱着を伴う高分子の細孔内拡散過程や高分子/細孔サイズ比の効果を明らかにし,細孔内物質移動とクロマトグラフィーによる分離過程との関係を解明することを目的とした。 前年度に開発した手法を用いて,アセトニトリル-水混合溶媒系でクマリン102が分配平衡に達した直径~3マイクロメートル, 細孔直径12ナノメートルの単一ODSシリカゲル粒子をマイクロ流路セルに入れ,クマリン102の分配速度の温度依存性を測定した。粒子内拡散について,活性化エネルギーの観点から解析できるようになった。また,アセトニトリルだけでなく,1-ブタノールを用いて,細孔内拡散の混合溶媒依存性を検討した。細孔内拡散は,ポア拡散及び表面拡散の両者が関与することが予想されるが,表面拡散の寄与が極めて大きいことを明らかにした。さらに粒子外拡散と粒子内拡散を考慮した解析プログラムを作成し,粒子内物質移動の詳細な検討を可能とした。 高分子の細孔内拡散の検討を行った。直径~3マイクロメートルのシリカゲル粒子にミオグロビン誘導体が分配する過程の計測を試みたが,蛍光計測できるレーザー強度ではミオグロビン誘導体が退色し,定量的なデータ取得が困難であった。そこで数10マイクロメートルのシリカゲル粒子を用いて,共焦点顕微蛍光分析を行った。粒子外拡散と粒子内拡散を考慮した解析プログラムで粒子内拡散の細孔サイズ依存性の検討に着手し,低分子-シリカゲル系の細孔内物質移動と大きく異なることを見出した。
|
現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は,逆相クロマトグラフィーでよく用いられるアセトニトリルと水の混合溶媒系で,単一ODS粒子系の物質移動過程の温度効果の計測を可能とした。粒子外拡散と粒子内拡散を考慮した解析プログラムを作成し,低分子-ODSシリカゲル系及び高分子-シリカゲル系の細孔内拡散を定量的に議論できるようになった。研究全体としては,おおむね順調に進展していると考えている。
|
今後の研究の推進方策 |
ODSシリカゲル/アセトニトリル-水混合溶媒系の様々な条件下で細孔内物質移動速度が決定できるようになったので,同じ条件下でクロマトグラフ測定を行い,両者の関係を議論していく。また,高分子系では細孔サイズと粒子内物質移動の関係を明らかにしていく。
|