電気化学的に規制された液液界面上のイオン異常拡散

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450312
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 中林 誠一郎 埼玉大学, 理学部, 助教授 (70180346)
• キーワード: 液・液界面 / 電気化学 / 溶液構造 / 拡散

研究概要

お互いに混じりあわない油と水の界面に電極を置き、電気分解を行う。この時、水相に亜鉛イオンなどの金属イオンが存在すると、界面の電極が負極であるならば、析出金属は界面に局在する。本研究では、2次元析出金属の形態と電位の関係を調べた。電位の分極が小さく、平衡に近い領域で反応が進行すると、析出2次元金属の形態は円盤状となる。分極が大きく平衡から離れた領域で金属析出を進めると、析出2次元金属の形態は羊歯の葉状のフラクタルとなった。これは、平衡に近い領域での金属析出反応は電子移動律速となり、平衡から離れた領域での金属析出反応は物質移動が律速する事に原因がある。つまり、物質輸送律速条件では、成長している電極先端に金属イオンが衝突する度に電子移動が起こり金属原子が生成する。この時、油水の2次元界面において、面内に局在するイオンの拡散過程が面と直行する3次元バルクの拡散過程よりも圧倒的に速いときに、2次元フラクタルが発生する。界面に局在する拡散過程のアノマリーと界面分子の特異な配向の関係を調べた。ニトロベンゼン水の界面では、界面に電位を加えると、デバイ距離内部の溶媒分子が静電的に配向しこのため、屈折率に異方性が生じる。電位変調法を用いて、静電的なカー効果を測定して、偏光の回転角を電位の関数として測定した。この結果から、PZC近傍では、カー効果は測定されず界面に空間電場がない状態では、溶媒分子の配向は無いことが明らかとなった。一方、PZC以外の領域では、空間電場中の溶媒分子が列んでバルクの溶媒とは大きく異なった分子配列を持っていることが明らかになった。また、静電的に列べた分子をフェムト秒光パルスで、フリップさせその同転緩和時間をホモダインの界面選択的な光カー効果測定から検討した。現状では、ポンプ光と同期したコヒーレントスパイクに明瞭な電位異存が観測されるものの、信号の減衰中にビートを見ることは出来なかった。今後更にSNを上げて、検討を続ける予定である。

研究成果

• [文献書誌] 中林誠一郎,猪熊喜芳 A.Karantonis: "Magnetic Effects for Electrochemical Cellular Convection" Phys. Rev.E. (印刷中).
• [文献書誌] R.S.Rashkov,青柳良一,中林誠一郎: "Magnetic Enhancement of Electrochemical Current over IDE" Chem.Lett. 211-212 (1999)
• [文献書誌] R.S.Rashkov,青柳良一,中林誠一郎: "Divrect Imaging of Concentrations. Profile over IDE" Chem.Lett. 97-98 (1999)
• [文献書誌] 中林誠一郎,I.Krastov,青柳良一: "Electrochemical Instability of As/sb Co-Deposition" Chem.Phys.Lett. 294. 204-208 (1998)
• [文献書誌] 中林誠一郎,藤嶋昭,太田鳴海: "Electrochemical Reduction of Cu^<++> without Surface trapping" Chem.Phys.Lett. 300. 409-423 (1999)
• [文献書誌] 中林成一郎,井口梅文: "Pattern Transition of Two Dimeational Zine Electropid" ACH Models in Chemistry. 135. 323-327 (1998)