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2013 年度 実績報告書

単一コロイド・エアロゾル液滴に基づくマイクロ分析化学

研究課題

研究課題/領域番号 23245015
研究機関北海道大学

研究代表者

喜多村 昇  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50134838)

研究分担者 石坂 昌司  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80311520)
作田 絵里  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (80554378)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワードエアロゾル / コロイド粒子 / レーザー捕捉・顕微分光 / 単一微粒子
研究概要

① 単一イオン交換樹脂中におけるイオン拡散過程に対するドナン膜電位依存性
単一カチオン交換樹脂中におけるマラカイトグリーン(MG+)の拡散過程をレーザー捕捉・顕微蛍光法による蛍光消光実験から明らかにした。特に、樹脂の周囲の水溶液中の水素イオン濃度により、樹脂/溶液界面に発生するドナン電位を制御して実験を行った。その結果、MG+の樹脂内拡散は樹脂/溶液界面に発生するドナン膜電位に大きく依存し、ドナン膜電位の負側への増大によりイオン拡散速度は低下すること、また、その大きさはネルンスト応答となることを明らかにした。
② 単一エアロゾル水滴の凝固点と塩濃度の解明
これまで、レーザー捕捉法により空気中に浮遊させたエアロゾル水滴はマイナス60度程度まで氷結せず、過冷却水滴として存在することを明らかにしている。一方、過冷却エアロゾル水滴の凝固点(氷結温度)は水滴中に溶解している塩濃度に依存する事が知られているが、単一エアロゾル水滴中に溶解している塩濃度を測定した例は皆無であった。そこで、本年度は、温度および湿度制御下で単一エアロゾル水滴をレーザー捕捉し、溶解している塩(硫酸アンモニウム)濃度を顕微ラマン分光から明らかにする事を試みた。まず、水滴中に溶解している硫酸アンモニウム濃度を硫酸アンモニウムと水のラマン散乱強度比から決定できることを明らかにした。エアロゾル水滴発生のための母液中の硫酸アンモニウム濃度を0.1 ~ 1.0 mol/lとした時、エアロゾル水滴中の硫酸アンモニウム濃度は約0.1 mol/lとほぼ一定となることを明らかにした。塩濃度により水滴の蒸気圧が異なるため水滴の蒸発の程度がも異なる。これを反映してエアロゾル水滴中の硫酸アンモニウム濃度が母液濃度によらず、ほぼ一定となることを実験的に明らかにすることができた。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] In Situ Quantification of Ammonium Sulfate in Single Aerosol Droplets by Means of Laser Trapping and Raman Spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      S. Ishizaka, K. Yamauchi, and N. Kitamura
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 29 ページ: 1223-1226

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Permanent Fixing or Reversible Trapping and Release of DNA Micropatterns on a Gold Nanostructure Using Continuous-Wave or Femtosecond-Pulsed Near-Infrared Laser Light.2013

    • 著者名/発表者名
      T. Shoji, J. Saitoh, N. Kitamura, F. Nagasawa, K. Murakoshi, H. Yamauchi, S. Ito, H. Miyasaka、H. Ishihara, and Y. Tsuboi
    • 雑誌名

      Journal of American Chemical Society

      巻: 135 ページ: 6643-6648

    • DOI

      10.1021/ja401657j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reversible Photoinduced Formation and Manipulation of a Two-Dimensional Closely Packed Assembly of Polystyrene Nanospheres on a Metallic Nanostructure.2013

    • 著者名/発表者名
      T. Shoji, M.Shibata, N. Kitamura, F. Nagasawa, M. Takase, K. Murakoshi, A. Nobuhiro, Y. Mizumoto, H. Ishihara, and Y. Tsuboi
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 ページ: 2500-2506

    • DOI

      10.1021/jp306405j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature near Gold Nanoparticles under Photoexcitation; Evaluation Using a Fluorescence Correlation Technique.2013

    • 著者名/発表者名
      H. Yamauchi, S. Ito, K. Yoshida, T. Itoh, Y. Tsuboi, N. Kitamura, and H. Miyasaka.
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 ページ: 8388-8396

    • DOI

      10.1021/jp311173j

    • 査読あり
  • [学会発表] Donnan Electric Potential and Counter-Ion Effects on Intraparticle Diffusion of Malachite Green in Single Cation Exchange Resin Particles.2013

    • 著者名/発表者名
      C. Ono, G. M. Cuon, E. Sakuda, and N. Kitamura
    • 学会等名
      The 9th Manjing U-Hokkaido U-NIMS?MANA Joint Symposium
    • 発表場所
      南京(中国)
    • 年月日
      20131011-20131013
  • [学会発表] レーザー捕捉・顕微ラマン分光法を用いた過冷却微小水滴の凝固点に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      石坂昌司、山内邦裕、藤原照文、喜多村昇
    • 学会等名
      2014年光化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学(松山市)
    • 年月日
      20130911-20130913
  • [学会発表] 単一陽イオン交換樹脂内のイオン拡散に対するドナン膜電位および対イオン依存性2013

    • 著者名/発表者名
      小野力、クオン グエン マイン、作田絵里、喜多村昇
    • 学会等名
      2014年光化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学(松山市)
    • 年月日
      20130911-20130913

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公開日: 2015-05-28  

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