大サイズクラスターを用いた水-アルコール混合系におけるミクロ相分離の赤外分光研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22350001
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 藤井 朱鳥 東北大学, 大学院理学研究科, 准教授 (50218963)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: クラスター

研究概要

水とアルコールの混合の様相を分子レベルで理解するために、水とメタノールの混合クラスターに着目し、その分子間構造を赤外分光法により調べた。まず水クラスターに比べて知見に乏しかったメタノールのみからなるクラスターに焦点を絞り、サイズ(構成分子数)10-50の範囲で、その中性及びプロトン付加体が基本的に一次元水素結合鎖のみからなる単純な単環(プロトン付加体では二環)構造を取ることを明らかにした。続いてメタノール-水混合クラスターの構造を調べ、特定サイズにおいて水をメタノールが取り囲む包接構造が形成されることの実験的証拠を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of a solvent-separated ion-radical pair in cationized water networks: Infrared photodissociation and Ar attachment experiments for water cluster radical cations (H_2O)_n^+ (n=3-8) (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenta Mizuse, Asuka Fujii
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A117 ページ: 929-938
  • DOI: DOI:dx.doi.org/10.1021/jp311909h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Folding of the hydrogen bod networks of H+(CH3OH)7 with rare gas tagging (2013)
  • 著者名/発表者名: Toru Hamashima, Ying-Cheng Li, Michael C. H. Wu, Kenta Mizuse, Tomohiro Kobayashi, Asuka Fujii, Jer-Lai Kuo
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A 117 ページ: 101-107
  • DOI: DOI:dx.doi.org/10.1021/jp3114545
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structures and dissociation channels of protonated mixed clusters at around a small magic number: Infrared spectroscopy of ((CH_3)N)_n-H^+-H_2O (n=1-3) (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryunosuke Shishido, Jer-Lai Kuo, Asuka Fujii
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A 116 ページ: 6740-6749
  • DOI: DOI:dx.doi.org/10.1021/jp3026144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tuning of the internal energy and isomer distribution in small protonated water clusters H^+(H_2O)_<4-8>: An application of inert gas messenger technique (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenta Mizuse, Asuka Fujii
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A116 ページ: 4868-4877
  • DOI: DOI:dx.doi.org/10.1021/jp302030d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preference of the monodentate contact in the CH/π interaction between an alkyl group and a single phenyl ring: Stable structures of benzene-ethane clusters (2012)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii, Hiromasa Hayashi, SeijiTsuzuki
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: 537 ページ: 11-15
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.cplett.2012.04.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size-dependent metamorphosis of electron binding motif in cluster anions of primary amide molecules (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Maeyama, Keiji Yoshida, Asuka Fujii
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A 116 ページ: 3771-3780
  • DOI: DOI:dx.doi.org/10.1021/jp204621x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental and theoreticalinvestigations of isomerization reactions of ionized acetone and its dimer (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Matsuda, Kunihito Hoki, Satoshi Maeda, Ken-ichi Hanaue, Keisuke Ohta, Keiji Morokuma, Naohiko Mikami, Asuka Fujii
  • 雑誌名: Phys. Chem.Chem.Phys 巻: 14 ページ: 712-719
  • DOI: DOI:10.1039/c1cp22953b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solvation-inducedσ-complex structure formation in the gas phase: A revisit to the infrared spectroscopy of [C_6H_6-(CH_3OH)_2]^+ (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenta Mizuse, Yuta Suzuki, NaohikoMikami, Asuka Fujii
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A 115 ページ: 11156- 11161
  • DOI: DOI:dx.doi.org/10.1021/jp202680x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural origin of the antimagic number in protonated water. clusters H^+(H_2O)_n: Spectroscopic observation of the "missing" water molecule in the outermost hydration shell (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenta Mizuse, Asuka Fujii
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett 巻: 2 ページ: 2130-2134
  • DOI: DOI:dx.doi.org/10.1021/jz200996q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental and theoretical determination of the accurate CH/π interaction energies in the benzene-alkane clusters: Correlation between interaction energy and polarizability (2011)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii, Hiromasa Hayashi, Jae Woo Park, Takaki Kazama, Naohiko Mikami, Seiji Tsuzuki
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 13 ページ: 14131-14141
  • DOI: DOI:10.1039/c1cp20203k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural trends of ionized water networks: Infrared spectroscopy of watercluster radical cations (H_2O)_n^+ (n=3-11) (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenta Mizuse, Jer-Lai Kuo, AsukaFujii
  • 雑誌名: Chem. Sci ページ: 868-876
  • DOI: DOI:10.1039/c0sc00604a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared photodissociation spectroscopy of H^+(H_2O)_6・M_m (M=Ne, Ar, Kr, Xe, H_2, N_2, and CH_4): messenger-dependent balance betweenH_3O+ and H_2O_5+ core isomers (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenta Mizuse, Asuka Fujii
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 13 ページ: 7098-7104
  • DOI: DOI:10.1039/c1cp20207c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectral signatures of 4-coordinated sites in water clusters: Infrared spectroscopy of phenol-(H_2O)_n (~20<n<~50) (2011)
  • 著者名/発表者名: Toru Hamashima, Kenta Mizuse, Asuka Fujii
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A 115 ページ: 620-625
  • DOI: DOI:dx.doi.org/10.1021/jp111586p
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared spectra and hydrogen-bonded network structures of large protonated water clusters H^+(H_2O)n (n=20-200), Angew (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenta Mizuse, Naohiko Mikami, Asuka Fujii
  • 雑誌名: Chem. Int. Ed 巻: 49 ページ: 10119-10122
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201003662
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-range migration of a water molecule to catalyze a tautomerization in photoionization of the hydrated formamide cluster (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Maeda, Yoshiyuki Matsuda, Shinichi Mizutani, Asuka Fujii, KoichiOhno
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A 114 ページ: 11896-11899
  • DOI: DOI:10.1021/jp107034y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared and electronic spectroscopy of benzene-ammonia cluster radical cations [C_6H_6-(NH_3)_<1,2>]^+: Observation of isolated-complexes (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenta Mizuse, Hayato Hasegawa, Naohiko Mikami, Asuka Fujii
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A 114 ページ: 11060-11069
  • DOI: DOI:10.1021/jp1009466
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anticooperative effect induced by mixed solvation in H^+(CH_3OH)_m(H_2O)n (m+n=5 and 6): A theoretical and infrared spectroscopic study (2010)
  • 著者名/発表者名: Dan Bing, Toru Hamashima, Asuka Fujii, Jer-Lai Kuo
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: A 114 ページ: 8170-8177
  • DOI: DOI:10.1021/jp104931t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic action of a single water molecule in a proton-migration reaction Angew (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Matsuda, Ayako Yamada, Ken-ichi Hanaue, Naohiko Mikami, Asuka Fujii
  • 雑誌名: Chem. Int. Ed 巻: 49 ページ: 4898-4901
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201001364
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive analysis on the structure and proton switch in H+(CH_3OH)_m(H_2O)_n (m+n=5 and 6) (2010)
  • 著者名/発表者名: Dan Bing, Toru Hamashima, Quoc ChinhNguyen, Asuka Fujii, Jer-Lai Kuo
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: 114 ページ: 3096-3102
  • DOI: DOI:10.1021/jp9082689
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structures of hydrogen bond networks formed by a few tens of methanol molecules in the gas phase: Size-selective infrared spectroscopy of neutral and protonated methanol clusters
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Kobayashi, Ryunosuke Shishido, Kenta Mizuse, Asuka Fujii, Jer Lai Kuo
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: (in press)
  • DOI: DOI:10.1039/c3cp50985k
  • 査読あり
• [学会発表] 大サイズ中性及びプロトン付加メタノールクラスターの赤外分光 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林知広、宍戸龍之介、藤井朱鳥、Jer-LaiKuo
  • 学会等名: 第6回分子科 学討論会
  • 発表場所: 東京大 学本郷キャンパス、東京
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Hydrogen bond networks of water probed by large-sized clusters in the gas phase (2011)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii
  • 学会等名: 19th International Conference on "Horizons in Hydrogen Bond Research
  • 発表場所: Gottingen, Germany
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Hydrogen bond networks of water probed by large-sized clusters in the gas phase (2011)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii
  • 学会等名: 19th International Conference on "Horizons in Hydrogen Bond Research"
  • 発表場所: Gottingen, Germany
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Hydrogen bond networks of water probed by large-sized clusters in the gas phase (2011)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii
  • 学会等名: Workshop on exploring the structure and dynamics of water at interfaces
  • 発表場所: National Center for Theoretical Science, Tainan, Taiwan
  • 年月日: 2011-07-16
• [学会発表] Hydrogen bond ring opening and closing in protonated methanol probed by infrared spectroscopy with and without Ar tagging (2011)
  • 著者名/発表者名: Toru Hamashima, Kenta Mizuse, Asuka Fujii, Jer-Lai Kuo
  • 学会等名: 66th International symposium on Molecular spectroscopy
  • 発表場所: Ohio state university, Columbus, USA
  • 年月日: 2011-06-20
• [学会発表] Infrared spectroscopy ofsize-selected large water clusters (2010)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii
  • 学会等名: Pacifichem
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] Ionic clusters-Overview, Molecular and ionic clusters conference (2010)
  • 著者名/発表者名: Asuka Fujii
  • 学会等名: Atema Kougen Resort Hotel Bernatio
  • 発表場所: Niigata, Japan
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Infrared spectroscopy of water cluster radical cations (H_2O)_n^+ (n=3 to 11), OSU international symposium on molecular spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenta Mizuse, Asuka Fujii
  • 学会等名: Ohio Sate university
  • 発表場所: Ohio, USA.
  • 年月日: 2010-06-21
• [備考]
  • URL: http://www.qclab.chem.tohoku.ac.jp/