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2018 年度 実績報告書

マイクロ流路を用いた溶液反応の時間分解軟X線分光法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K05830
研究機関分子科学研究所

研究代表者

長坂 将成  分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 助教 (90455212)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードマイクロ流路 / 軟X線吸収分光法 / 赤外顕微鏡 / 層流
研究実績の概要

軟X線領域は軽元素(C, N, O)の吸収端を有するので、マイクロ流路の軟X線吸収分光(XAS)測定が実現すれば、流路上で起こる溶液反応のメカニズムを明らかにできる。しかしながら、軟X線は大気や液体に強く吸収されるため、マイクロ流路のXAS測定はこれまで不可能であった。本研究課題はPDMS樹脂上に0.05 mmの幅と深さのT字型のマイクロ流路を作製して、その外側に100 nm厚の窒化シリコン膜を接着するマイクロ流路セルを開発することで、マイクロ流路のXAS測定を実現することを目的とする。研究期間の初期には、窓材である窒化シリコン膜が破損したり、流路が水圧により拡がったりするなどの問題があったが、PDMS樹脂と窒化シリコン膜の接着圧を、最適な圧力に調整する方法を考案することで、マイクロ流路を長時間安定して稼働できるようにした。マイクロ流路セルの評価を行うために、分子研UVSOR-IIIの赤外ビームラインBL6Bに設置された赤外顕微鏡を用いて、ピリジン-水混合系におけるT字型マイクロ流路の顕微赤外測定を行った。その結果、ピリジンと水の間の層流を、赤外スペクトルのピーク強度比から求めることに成功した。その後、マイクロ流路セルをUVSOR-IIIの軟X線ビームラインBL3Uに接続することで、顕微XAS測定を行った。XAS測定は軟X線吸収後に発生する蛍光をシリコンドリフト検出器で測定することによって行った。O-K吸収端の蛍光イメージから、マイクロ流路上のピリジンと水の層流を確認した。更に、N-K吸収端XASにおけるピリジン由来のピーク位置の空間分布から、層流付近におけるピリジンと水のモル比率の位置依存性を明らかにした。本研究課題がマイクロ流路の軟X線XAS測定に成功した最初の例であり、今後マイクロ流路上の様々な化学、生命現象の理解に本研究成果が生かされると期待している。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] ベルリン自由大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ベルリン自由大学
  • [雑誌論文] Microfluidics of Liquid Mixtures for Soft X-ray Absorption Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nagasaka, A. A. Vu, H. Yuzawa, N. Takada, M. Aoyama, E. Ruehl, and N. Kosugi
    • 雑誌名

      UVSOR Activity Report

      巻: 2017 ページ: 105

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microfluidics of Liquid Mixtures for Infrared Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nagasaka, A. A. Vu, H. Yuzawa, N. Takada, M. Aoyama, E. Ruehl, and N. Kosugi
    • 雑誌名

      UVSOR Activity Report

      巻: 2017 ページ: 117

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] マイクロ流路上の液体混合の軟X線吸収分光測定2019

    • 著者名/発表者名
      長坂将成, A. A. Vu, 湯沢勇人, 高田紀子, 青山正樹, E. Ruehl, 小杉信博
    • 学会等名
      第32回日本放射光学会年会
  • [学会発表] 軟X線吸収分光法によるマイクロ流路上の層流の構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      長坂将成, 湯沢勇人, 高田紀子, 青山正樹, E. Ruehl, 小杉信博
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] 軟X線吸収分光法による液体の局所構造解析と電気化学反応への展開2018

    • 著者名/発表者名
      長坂将成
    • 学会等名
      電気化学会北海道支部 第34回ライラックセミナー・第24 回若手研究者交流会
    • 招待講演
  • [学会発表] 軟X線吸収分光法による液体と液液界面のオペランド観測2018

    • 著者名/発表者名
      長坂将成
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] Microfluidics of Liquid Mixtures Observed by Spatially Resolved Soft X‐ray Absorption Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nagasaka, A. A. Vu, H. Yuzawa, N. Takada, M. Aoyama, E. Ruehl, and N. Kosugi
    • 学会等名
      International Workshop on Trends in Advanced Spectroscopy in Materials Science (TASPEC)
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular Interaction in Liquid Phase Studied by Soft X-ray Absorption Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nagasaka
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Electron Spectroscopy and Structure (ICESS-14)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 軟X線吸収分光法による溶液反応のオペランド観測2018

    • 著者名/発表者名
      長坂将成
    • 学会等名
      電気化学会関東支部セミナー「先端計測技術による電極界面分析の新展開」
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ流路上の液体混合の軟X線吸収分光測定2018

    • 著者名/発表者名
      長坂将成, A. A. Vu, 湯沢勇人, 高田紀子, 青山正樹, E. Ruehl, 小杉信博
    • 学会等名
      UVSORシンポジウム2018

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公開日: 2019-12-27  

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