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ナノ細孔中の水分子ネットワークにおけるラジオ波帯プロトン伝導ダイナミックス

研究課題

研究課題/領域番号 24340071
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅱ
研究機関東北大学

研究代表者

松井 広志  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30275292)

研究分担者 田所 誠  東京理科大学, 理学部, 教授 (60249951)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
2014年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2013年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2012年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
キーワード水分子 / ナノ空孔 / プロトン伝導 / インピーダンス / プローバー / 多孔体 / 水和 / 誘電緩和 / 誘電率 / ナノ多孔質 / 伝導率 / 水ナノチューブ / 水素結合
研究成果の概要

LCRメーターとインピーダンス・アナライザ(本研究計画で導入)を組み合わせたプローバーシステムを開発した。微小試料に対して2端子法インピーダンス測定を行い、ナノ細孔中水分子のダイナミックスを捉えた。Ni(cyclam)試料の誘電分散は、第1, 2水和圏の水分子双極子の配向変化に起因する。また、ナノ空間の強い束縛により、そうした水分子の緩和時間が、自由水に比べて約3桁減少する。エリスリトール内包試料では、エリスリトール分子の近傍で局所的にプロトン移動が発生する。孤立した生体分子の特性が、ナノ空間を利用することで研究可能になり、今後さらに活用する。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Defect Dynamics of the Dipole Ordered Water Chain in a Polar Nanochannel2014

    • 著者名/発表者名
      H. Matsui, Y. Suzuki, H. Fukumochi, and M. Tadokoro
    • 雑誌名

      Journal oh the Physical Society of Japan

      巻: 83

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Control of Crystalline Proton-Conducting Pathways by Water-Induced Transformations of Hydrogen-Bonding Networks in a Metal-Organic Framework2014

    • 著者名/発表者名
      M. Sadakiyo, T. Yamada, K. Honda, H. Matsui, and H. Kitagawa
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 136 号: 21 ページ: 7701-7707

    • DOI

      10.1021/ja5022014

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anomalous Enhancement of Proton Conductivity for Water Molecular Clusters Stabilized in Interstitial Spaces of Porous Molecular Crystals2014

    • 著者名/発表者名
      M. Tadokoro, Y. Ohhata, Y. Shimazaki, S. Ishimaru, T. Yamada, Y. Nagao, T. Sugaya, K. Isoda, Y. Suzuki, H. Kitagawa, and H. Matsui
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 20 号: 42 ページ: 13698-13709

    • DOI

      10.1002/chem.201402900

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Defect Dynamics of the Dipole Ordered Water Chain in a Polar Nanochannel2014

    • 著者名/発表者名
      H. Matsui, Y. Suzuki, H. Fukumochi, and M. Tadokoro
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 83 号: 5 ページ: 54708-54708

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.054708

    • NAID

      210000133085

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of protonic transport through the nanochannel water in molecular porous crystals2013

    • 著者名/発表者名
      H. Matsui
    • 雑誌名

      Journal of Nanomedicine & Nanotechnology

      巻: 4 号: 01 ページ: 44-44

    • DOI

      10.4172/2157-7439.s1.013

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Eigen-like hydrated protons travelling with a local distortion through the water nanotube in new molecular porous crystals {M^<III>(H_2bim)_3(TMA)・20H_2O}_n(M=Co, Rh, Ru)2012

    • 著者名/発表者名
      H. Matsui, M. Tadokoro
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 137 号: 14 ページ: 144503-10

    • DOI

      10.1063/1.4757974

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water nanotubes clathrating solvent molecules stabilized by molecular 1-D nanoporous crystals2012

    • 著者名/発表者名
      M. Tadokoro
    • 雑誌名

      The Royal Society of Chemistry

      巻: 2 号: 32 ページ: 12101-12104

    • DOI

      10.1039/c2ra21899b

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proton dynamics in water nanotube of new molecular porous crystal2012

    • 著者名/発表者名
      H. Matsui, M. Tadokoro
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 508 ページ: 257-260

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/kem.508.257

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pre-melting structure transformation of water clusters in nanoporous molecular crystals2012

    • 著者名/発表者名
      M. Tadokoro
    • 雑誌名

      A European Journal of Chemical Physics and Physical Chemistry

      巻: 13-14 号: 14 ページ: 3267-3270

    • DOI

      10.1002/cphc.201200414

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 低次元シリケートCsHSi2O5におけるプロトンの非調和振動2015

    • 著者名/発表者名
      岩本慧、望月大、長田師門、朝倉裕介、黒田一幸、松井広志
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス (東京)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ハロゲン置換した水素結合型レニウム錯体の赤外吸収スペクトル2015

    • 著者名/発表者名
      富田京志、福持裕之、岩本慧、田所誠、松井広志
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス(東京)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アルカリ金属イオンを含むナノチャンネル水のプロトン伝導I2015

    • 著者名/発表者名
      松井広志、田中涼、田所誠
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス(東京)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 糖アルコールを内包した水分子クラスターの誘電応答2015

    • 著者名/発表者名
      赤城達弥、本田恭平、田所誠、松井広志
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス(東京)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アルカリ金属イオンを導入したナノチャンネル水のプロトン伝導2014

    • 著者名/発表者名
      松井広志、田中涼、田所誠
    • 学会等名
      第40回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      東京工業大学 蔵前会館 (東京)
    • 年月日
      2014-11-16 – 2014-11-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Proton dynamics of the water lattice in nanochannel2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Matsui, Yuta Suzuki, Hiroyuki Fukumochi, Makoto Tadokoro
    • 学会等名
      39th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
    • 発表場所
      Tucson, Arizona, USA
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 水素結合型レニウム錯体におけるプロトンの赤外分光研究2014

    • 著者名/発表者名
      富田京志、福持裕之、岩本慧、田所誠、松井広志
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学春日井キャンパス(春日井市)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 低次元シリケートCsHSi2O5におけるプロトンの振動状態2014

    • 著者名/発表者名
      岩本慧、望月大、長田師門、朝倉裕介、黒田一幸、松井広志
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学春日井キャンパス(春日井市)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ナノ細孔中水分子ネットワークの誘電応答2014

    • 著者名/発表者名
      赤城達弥、本田恭平、田所誠、松井広志
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学春日井キャンパス(春日井市)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 一次元水分子鎖におけるプロトンと配向欠陥の運動2014

    • 著者名/発表者名
      松井広志、鈴木雄太、福持裕之、田所誠
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学春日井キャンパス(春日井市)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ナノ細孔中一次元水分子鎖を伝搬するプロトンと配向欠陥2014

    • 著者名/発表者名
      松井広志、鈴木雄太、福持裕之、田所誠
    • 学会等名
      第17回超イオン導電体物性研究会
    • 発表場所
      日本大学習志野キャンパス(習志野市)
    • 年月日
      2014-07-18 – 2014-07-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 分子性ナノ多孔質結晶に閉じ込められた構造水の科学2013

    • 著者名/発表者名
      田所 誠
    • 学会等名
      平成24年度第2回生物構造学研究会
    • 発表場所
      東京・家の光会館(招待講演)
    • 年月日
      2013-03-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Proton conducting mechanism in water nanotube of new molecular porous crystal2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Matsui
    • 学会等名
      16^<th> Solid State Protonic Conductors Conference
    • 発表場所
      グルノーブル、フランス
    • 年月日
      2012-09-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 分子性1次元ナノチャネル結晶に閉じ込められた水分子クラスターの構造と性質2012

    • 著者名/発表者名
      田所 誠
    • 学会等名
      第10回水素量子アトミクス研究会
    • 発表場所
      つくば市(招待講演)
    • 年月日
      2012-08-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Proton Conduction and NH4+Intercalation Effect in Water Nanotube of Molecular Porous Crystal

    • 著者名/発表者名
      H. Matsui, A. Sugawara, J. Fujikake, M. Tadokoro
    • 学会等名
      17th International Symposium on Intercalation Compounds
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナノ空孔中プロトンの高周波伝導ダイナミックス

    • 著者名/発表者名
      松井 広志
    • 学会等名
      第63回固体イオニクス研究会、第16回超イオン導電体物性研究会
    • 発表場所
      日立
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低次元シリケートCsHSi2O5のテラヘルツ領域時間領域分光

    • 著者名/発表者名
      岩本 慧、望月 大、長田 師門、朝倉 裕介、黒田 一幸、松井 広志
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナノ細孔に内包された水分子チェーンの伝導ダイナミックス

    • 著者名/発表者名
      松井 広志、鈴木 雄太、福持 裕之、田所 誠
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 分子性ナノ多孔質結晶におけるプロトンと水分子の低周波応答

    • 著者名/発表者名
      本田 恭平、濱野 雄広、田所 誠、松井 広志
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 新規レニウム錯体におけるプロトンと電子の電磁波応答

    • 著者名/発表者名
      福持 裕之、松井 広志、田所 誠
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナノ細孔中水分子鎖の高周波伝導ダイナミックス

    • 著者名/発表者名
      松井 広志
    • 学会等名
      第39回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      熊本
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Dynamics of protonic transport through the nanochannel water in molecular porous crystals

    • 著者名/発表者名
      H. Matsui
    • 学会等名
      3rd International Conference on Nanotek&Expo
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 低次元量子物理グループホームページ

    • URL

      http://ldp.phys.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] http://ldp.phys.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://ldp.phys.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2012-04-24   更新日: 2020-05-15  

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