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2012 年度 実績報告書

水溶性エアロゾル界面が担う大気反応過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22750003
研究機関東北大学

研究代表者

石山 達也  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (10421364)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード気液界面 / 不均質大気化学 / 分子動力学シミュレーション / 和周波発生スペクトル
研究概要

本年度は,水/油界面といった水/有機溶媒界面での水の界面構造と振動和周波(SFG)スペクトルについての研究を行った.水/有機液体界面のような液/液界面は,ミセル,生体膜構造,タンパク質折り畳み,分離,抽出,相間移動触媒など多くの物理化学過程において重要である. 米国オレゴン大学のRichmondらのグループは,界面選択的な和周波発生(SFG)分光法を用いて(1)水/空気,(2)水/四塩化炭素(CCl4),(3)水/1,2ジクロロエタン(DCE)界面のOH伸縮振動スペクトルを測定したところ,(3)の界面のみ構造が消失したスペクトルが得られることを報告した.また(2)の界面では,水素結合していない,いわゆるdangling OHに相当するピークが(1)の界面と比較して若干ブルーシフトすることも明らかにされた.これらのスペクトルは,それぞれの界面における水の構造が全く違ったものであることを示唆しているようにみえる.しかし,3者はいずれも水/疎水性領域界面という点で界面構造が大きく異なっているとは考えにくい.本研究は,分子動力学(MD)シミュレーションによって,水/空気,水/ CCl4,水/DCE界面の構造とSFGスペクトルを直接計算することによって,実験で報告されたスペクトルがどのような界面構造を示唆しているのかを明らかにした.結果として,3者の界面で構造は大きく異ならないものの,非常に局所的な水素結合構造が振動スペクトルに敏感にあらわれることが明らかとなった.

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Origin of Vibrational Spectroscopic Response at Ice Surface2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Ishiyama, Hideaki Takahashi, Akihiro Morita
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: Vol.3 ページ: 3001-3006

    • DOI

      DOI:10.1021/jz3012723

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulations of Surface-Specific Bonding of the Hydrogen Network of Water: A Solution to the Low Sum-Frequency Spectra2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Ishiyama, Hideaki Takahashi, Akihiro Morita
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: Vol.86 ページ: 035408 (10)

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevB.86.035408

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanisms of Sum Frequency Generation from Liquid Benzene: Symmetry Breaking at Interface and Bulk Contribution2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kawaguchi, Kazuya Shiratori, Yuki Henmi, Tatsuya Ishiyama, Akihiro Morita
    • 雑誌名

      The Journal ofPhysical Chemistry C

      巻: Vol.116, Iss.24 ページ: 13169-13182

    • DOI

      DOI:10.1021/jp302684q

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface Structures of NaF and Na2SO4 Aqueous Solutions: Specific Effects of Hard Ions on Surface Vibrational Spectra2012

    • 著者名/発表者名
      Takako Imamura, Yuri Mizukoshi, Tatsuya Ishiyama, Akihiro Morita
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: Vol.116, Iss.20 ページ: 11082-11090

    • DOI

      DOI:10.1021/jp3019777

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Study of Water Interfacial Structures and Vibrational Spectra at Liquid/Liquid Boundaries: /Carbon Tetrachloride and Water/1,2-Dichloroethane Interfaces2012

    • 著者名/発表者名
      T. Ishiyama, Y. Sato, and A. Morita
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 116 ページ: pp.21439-21446

    • DOI

      10.1021/jp3073365

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a Methodology to Compute Solvation Free Energies on the Basis of the Theory of Energy Representation for Solutions Represented with a Polarizable Force Field2012

    • 著者名/発表者名
      D. Suzuoka, H. Takahashi, T. Ishiyama, and A. Morita,
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 137 ページ: p.214503

    • DOI

      10.1063/1.4769075

    • 査読あり
  • [学会発表] TBA2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ishiyama
    • 学会等名
      7th International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      20130825-20130830
    • 招待講演
  • [学会発表] 振動スペクトルからみえる水/疎水性液体界面の構造2012

    • 著者名/発表者名
      石山 達也,佐藤 祐史,森田 明弘
    • 学会等名
      第26回 分子シミュレーション討論会 2012 九州
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      20121126-20121128
  • [学会発表] 水/疎水性液体界面の構造と振動スペクトルの多様性:分子動力学計算から得られる知見2012

    • 著者名/発表者名
      石山 達也,佐藤 祐史,森田 明弘
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20120918-20120921

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公開日: 2014-07-24  

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