新規多フッ素化界面活性剤の粘土層間での挙動に関する分子動力学的解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650887
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 立花 宏 東京都立大学, 工学研究科, 講師 (00163478)
• 研究分担者: 井上 晴夫 東京都立大学, 工学研究科, 教授 (90087304)
• キーワード: カチオン性界面活性剤 / 粘土層 / 荷電分布 / 新規反応場 / 分子軌道法 / Gaussian98 / 会合 / MOPAC

研究概要

規則性のある粘土層に対して、集合体となって規則性を作り出す界面活性剤を層間に配向させることによって、新たな反応場を構築する。この特異的反応場の構築とその光物理化学的検討を行っている。カチオン交換性粘土(Sumecton SA, Kunipia P, Laponite XLG)と多フッ素化カチオン性界面活性剤、カチオン性色素について検討を行った。
半経験的分子軌道計算プログラムMOPACのAM1法及びPM3法を用いてカチオン性界面活性剤の最安定構造、電荷分布を計算した。さらに、非経験的分子軌道プログラムGaussian98を用い、密度汎関数法(B3LYP/6-31G^*,6-311+G(d,P)等)によって同様に安定構造と電荷分布を計算した。正電荷は、カチオン部位である窒素原子にあるのではなく、隣接した炭素に結合している全ての水素原子に非局在化していることがわかった。これらの正電荷の重心は、ほぼ窒素原子であり粘土層の負電荷とのクーロン相互作用を考える場合には、窒素原子が正電荷を持っていると近似してもよいということがわかった。粘土結晶の分子軌道計算により、荷電を算出し、カチオン性分子と静電的相互作用を持つ粘土表面の荷電分布を算出した。粘土の荷電発生位置が表面層の場合と中間層の場合について、明確に粘土表面でも荷電分布が異なることを定量的に示し、分かり易く可視化した。

研究成果

• [文献書誌] T.Yui, H.Yoshida, H.Tachibana, D.A.Tryk, H.Inoue: "Intercalation of Polyfluorinated into Clay Minerals and the Characterization of the Hybrid Compounds"Langmuir. 18. 891-896 (2002)
• [文献書誌] M.Sugita, T.Shimada, H.Tachibana, H.Inoue: "Factors controlling the deactivation induced by hydrogen-bonding interaction : Strict and electronic effects on dual masterpiece relaxation processes"phys. Chem. Chem. Phys.. 3. 2012-2017 (2001)
• [文献書誌] D.A.Tryk, S.Funyu, H.Tachibana, H.Inoue, T.Fukazawa, H.Notsu, E.Popa, T.Kondo, A.Fujishima: "The Interaction of Oxidized Boron-doped Diamond Electrode Surfaces with Solution-phase Analytes"Diamond and Related Materials. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] A.Morimoto, L.Biczoc, T.Yatsuhashi, T.Shimada, S.Baba, H.Tachibana, D.A.Tryk, H.Inoue: "Radiationless Deactivation Process of 1-Dimethylamino-9-fluorenone Induces by Conformational Relaxation in the Excited State : A New Molecule for the TICT Process"J. Phys. Chem. A. 106. 10089-10095 (2002)