超臨界水中の並進・回転に対する伸縮振動の役割の分子動力学計算および高温NMR解析

• 研究課題/領域番号: 25410019
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 吉田 健 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 講師 (80549171)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2015年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2014年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 超臨界水 / NMR分光法 / 分子動力学法 / 並進拡散 / 伸縮振動 / 分子動力学計算 / 高温NMR法 / 振動スペクトル

研究成果の概要

超臨界水中の分子内振動が並進・回転ダイナミクスにおよぼす影響について分子動力学シミュレーションを用いて解析した。水のリジッドモデルとフレキシブルモデルの比較を行い、内部自由度の役割について考察した。温度が低い範囲では、ネットワーク的な水素結合構造があるために、フレキシビリティの有無が並進拡散に与える影響が大きいが、温度が上昇し水素結合が切断されるに伴って、フレキシビリティの役割が小さくなることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Rotational Couplings on Vibrational Spectrum Line Shape of the Bending Mode in Low-Density Supercritical Water: Density and Hydrogen Isotopes Dependencies (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken Yoshida, Nobuyuki Matubayasi, Yasuhiro Uosaki, Masaru Nakahara
  • 雑誌名: J Solution Chem. 巻: 43 号: 9-10 ページ: 1499-1508
  • DOI: 10.1007/s10953-014-0220-1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Water on Hydrolytic Cleavage of Non-Terminal Glycosidic Bonds in Cyclodextrins To Generate Monosaccharides and Their Derivatives in a Dimethyl SulfoxideWater Mixture (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kimura, Masaki Hirayama, Ken Yoshida, Yasuhiro Uosaki and Masaru Nakahara
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 118 号: 8 ページ: 1309-1319
  • DOI: 10.1021/jp412628y
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超臨界水中の伸縮振動の分子描像 ──振動スペクトル波形を決める動的な起源の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田 健
  • 雑誌名: 化学と工業 巻: Vol.67, No.3 ページ: 250-251
• [雑誌論文] Effect of heavy hydrogen isotopes on the vibrational line shape for supercritical water through rotational couplings (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshida, N. Matubayasi, Y. Uosaki, and M. Nakahara
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 138 号: 13 ページ: 134508-134508
  • DOI: 10.1063/1.4798933
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Water Content on Conversion of D-Cellobiose into 5-Hydroxymethyl-2-furaldehyde in DimethylsulfoxideWater Mixture (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kimura, Ken Yoshida, Yasuhiro Uosaki and Masaru Nakahara
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry A 巻: 117 号: 43 ページ: 10987-10996
  • DOI: 10.1021/jp407801u
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鉄で水素を貯蔵する-水素の「化学タンク」となるギ酸の合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田 健, 魚崎 泰弘
  • 雑誌名: 化学 巻: Vol.68, No.10 ページ: 63-64
• [学会発表] ポーラスカーボンへの液相吸着における吸着質分子のNMRによる動的挙動観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋山 雅彦, 久保田 智史, 堀河 俊英, 吉田 健, 外輪 健一郎, アルカンタラ アビラ ヘスース ラファエル
  • 学会等名: 第29回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス、徳島県徳島市
  • 年月日: 2015-11-19
• [学会発表] 水 -DMSO 混合溶媒を用いたアミロースの分解反応における水濃度効果の 13 C NMR 解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田 佳寬, 吉田 健, 木村 浩, 中原 勝, 魚崎 泰弘
  • 学会等名: 第38回 溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: かるぽーと（高知市文化プラザ）、高知県高知市
  • 年月日: 2015-10-21
• [学会発表] Recent research trends in the conversion of carbohydrate biomass into value-added compounds in aqueous solutions (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken Yoshida
  • 学会等名: IAPWS Annual Meeting 2015
  • 発表場所: Scandic Ariadne, ストックホルム市、スウェーデン
  • 年月日: 2015-06-30
  • 国際学会
• [学会発表] その場観察NMR法による高温水・水溶液系のダイナミクスと反応の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田 健
  • 学会等名: 電気化学会 第82回大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県横浜市保土ケ谷区）
  • 年月日: 2015-03-15
  • 招待講演
• [学会発表] オリゴ糖の水熱分解におけるアノマー末端の選択的脱離の速度論解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平山 雅貴, 吉田 健, 木村 浩, 魚崎 泰弘, 中原 勝
  • 学会等名: 第55回 高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2014-11-23
• [学会発表] 高温NMRによるポリビニルピロリドンの構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 天野 真也, 宮本 裕也, 木村 浩, 吉田 健, 押村 美幸, 平野 朋広, 右手 浩一
  • 学会等名: 第55回 高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2014-11-23
• [学会発表] 圧縮二酸化炭素流体中のメントールの融解挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 魚崎 泰弘, 佐伯 知美, 吉田 健
  • 学会等名: 第55回 高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2014-11-22
• [学会発表] その場観察NMR法によるセロビオースのグリコシド結合および5-HMFへの水熱転換の速度論解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田 健, 平山 雅貴, 木村 浩, 魚崎 泰弘, 中原 勝
  • 学会等名: 第55回 高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2014-11-22
• [学会発表] 高温NMR法による超臨界水のダイナミクス研究と再生可能資源利用への応用展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田 健
  • 学会等名: 第37回 溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: アバンセ（佐賀県佐賀市）
  • 年月日: 2014-11-13
  • 招待講演
• [学会発表] Hydrothermal Cleavage of Glycosidic Bonds in Biomass for Valuable Chemicals and Fuels (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken Yoshida, Hiroshi Kimura, Masaki Hirayama, Yasuhiro Uosaki and Masaru Nakahara
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia
  • 発表場所: 福岡大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] 立体規則性の規制されたポリ(1-ビニル-2-ピロリドン)の合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 天野 真也, 宮本 裕也, 押村 美幸, 内田 哲也, 吉田 健, 平野 朋広, 右手 浩一
  • 学会等名: 第60回高分子研究発表会(神戸)
  • 発表場所: 兵庫県民会館（兵庫県神戸市中央区）
  • 年月日: 2014-07-17
• [学会発表] Self-diffusion in supercritical water: NMR and MD studies on dynamics of hydrogen bonds (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken Yoshida
  • 学会等名: IAPWS Annual Meeting 2014
  • 発表場所: Moscow Power Engineering Institute, モスクワ市, ロシア
  • 年月日: 2014-06-25
  • 招待講演
• [学会発表] Hydrothermal Chemical Reactions in Biomass (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaru Nakahara, Ken Yoshida, Hiroshi Kimura and Yasuhiro Uosaki
  • 学会等名: IAPWS Annual Meeting 2014
  • 発表場所: Moscow Power Engineering Institute, モスクワ市, ロシア
  • 年月日: 2014-06-24
• [学会発表] Vibrational Spectrum Line Shape for Supercritical Water: Effect of Rotational Couplings on Density, Temperature, and Hydrogen Isotopes Dependencies (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken Yoshida, Nobuyuki Matubayasi, Yasuhiro Uosaki and Masaru Nakahara
  • 学会等名: 33rd International Conference on Solution Chemistry
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府京都市）
• [学会発表] HIGH-PURITY HYDORGEN PRODUCTION FROM FORMIC ACID USING ZINC (II) CATION AS HOMOGENEOUS CATALYST (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken Yoshida, Masashi Katanazaka, Hiroshi Kimura, Yasuhiro Uosaki and Masaru Nakahara
  • 学会等名: 16th International Conference on the Properties of Water and Steam
  • 発表場所: グリニッジ大学（英国）
• [学会発表] INFRARED SPECTRUM LINE SHAPE FOR SUPERCRITICAL WATER STUDIED BY MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION: THE EFFECT OF THE ROTATIONAL COUPLINGS (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken Yoshida, Nobuyuki Matubayasi, Yasuhiro Uosaki and Masaru Nakahara
  • 学会等名: 16th International Conference on the Properties of Water and Steam
  • 発表場所: グリニッジ大学（英国）
• [学会発表] 分子動力学法による超臨界水中の赤外スペクトル線形に対する回転運動の影響の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田 健, 平山 雅貴, 松林 伸幸, 魚崎 泰弘, 中原 勝
  • 学会等名: 第36回 溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
• [学会発表] 超臨界水中の振動スペクトルに対するH/D同位体効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田 健, 平山 雅貴, 松林 伸幸, 魚崎 泰弘, 中原 勝
  • 学会等名: 第54回 高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
• [学会発表] 二酸化炭素中のビフェニル誘導体の融解挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 魚崎 泰弘, 大隅 慎介, 吉田 健
  • 学会等名: 第54回 高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
• [図書] 理科年表 平成28年版 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中原 勝, 吉田 健
  • 総ページ数: 1098
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] 極限環境の生体分子 過酷な環境下での機能を科学する(CSJカレントレビュー17)，2章 Basic concept-1, 高圧力の化学の基礎 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田 健, 中原 勝
  • 総ページ数: 178
  • 出版者: 株式会社 化学同人
• [備考] 徳島大学 / 教育研究者総覧 --- 吉田 健
  • URL: http://pub2.db.tokushima-u.ac.jp/ERD/person/189117/work-ja.html
• [備考] 徳島大学 / 教育研究者総覧 --- 吉田 健
  • URL: http://pub2.db.tokushima-u.ac.jp/ERD/person/189117/work-ja.html