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2013 年度 実績報告書

相変化の過渡を捉える

研究課題

研究課題/領域番号 24655003
研究機関千葉大学

研究代表者

西川 恵子  千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 教授 (60080470)

キーワード相変化 / イオン液体 / ナノ粒子 / ソフト化 / ダイナミクス / 超高感度熱測定 / NMR / 緩和時間
研究概要

本研究では,数多くの分子やイオンが関わる相変化において時々刻々の変化を実験的に捉えることを目指している。そのためには,(a) 比較的ゆっくりした相変化を起こす試料系を見出すこと,(b) 現象を捉える適切な方法論の構築と微弱な信号を検知できる分解能と応答時間を有する装置の開発や改良することを目標とした。
(a) では,イオン液体の相挙動が最も合致した試料系であることが確認された。イオン液体の代表的なカチオンであるimidazolium 系に加えpyrrolidonium 系の相挙動を熱測定・Raman測定・NMR 緩和時間測定を系統的に行い,芳香族系と脂環族系という骨格の違いが相挙動に及ぼす影響を抽出した。特に,imidazolium 系の複数の試料ついて,結晶化に分~時間のオーダーのゆっくりした相変化を見出した。それらの結晶化の詳細を熱測定とNMR の緩和時間測定で観測し,昇温過程においてガラスのような固化状態から,一旦ソフト化が起こり,立体配座を変えながら結晶化していくことを発見した。これらは世界でも初めてと思われる現象の発見であり,imidazolium 系試料に普遍的な現象であることを確認した。
(a) の別の系は,金ナノ粒子の成長過程である。高分子水溶液中に分散した金クラスターを,高分子の相変化を利用してナノ粒子に成長させ,その時間変化を追跡することに成功した。
(b)については,低磁場NMR 装置におけるF(19)(質量数19のフッ素)用のプローブをメーカと共に開発し,イオン液体のアニオンの主な構成元素であるフッ素の緩和時間測定が可能としたので、イオン液体の代表的アニオンであるFSAイオンおよびNTf2イオンに適用した。従来行われてきたカチオンに加え,アニオンの動的挙動を組み合わせることにより,統一的にイオン液体の相変化のダイナミクスを議論することが可能となった。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (12件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Fast Cation Dynamics in the Crystalline State of an Imidazolium-Based Room Temperature Ionic Liquid due to the Presence of a Tiny Amount of H2O.2014

    • 著者名/発表者名
      T. Endo, M. Imanari, H. Seki, S. Sen, K. Nishikawa
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 259 ページ: 41-45

    • DOI

      /10.1016/j.ssi.2014.02.017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fusion Growth of Gold Nanoparticles Induced by the Conformational Change of a Thermoresponsive Polymer Studied by Distance Distribution Functions2013

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Morita, Kenta Kurihara, Osamu Yoshida, Hiroshi Imamura, Yoshikiyo Hatakeyama, Keiko Nishikawa, Nobuo Uehara
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C.

      巻: 117(26) ページ: 13602-13608

    • DOI

      10.1021/jp310906b

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal phase behavior of 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate: Simultaneous measurements of the melting of two polymorphic crystals by Raman spectroscopy and calorimetry.2013

    • 著者名/発表者名
      T. Endo and K. Nishikawa
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 586 ページ: 100-103

    • DOI

      /10.1016/j.cplett.2013.08.052

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determination of missing crystal structures in the 1-alkyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate series: implications on structure-property relationships.2013

    • 著者名/発表者名
      T. Endo, H. Masu, K. Fujii, T. Morita, H. Seki, S. Sen, and K. Nishikawa
    • 雑誌名

      Crystal Growth and Design

      巻: 13 ページ: 5383-5390

    • DOI

      /10.1021/cg401293g

    • 査読あり
  • [学会発表] アミドアニオンを含むイオン液体の熱的相挙動2013

    • 著者名/発表者名
      藤井幸造,向井知大,今成司,西川恵子
    • 学会等名
      第4回イオン液体討論会
    • 発表場所
      慶應義塾大学・日吉キャンパス
    • 年月日
      20131120-20131121
  • [学会発表] NMRを用いた脂環式系イオン液体のイオンダイナミクスの研究2013

    • 著者名/発表者名
      山本拓矢, 清水雄一,藤井幸造,今成司,西川恵子
    • 学会等名
      第4回イオン液体討論会
    • 発表場所
      慶應義塾大学・日吉キャンパス
    • 年月日
      20131120-20131121
  • [学会発表] A study on the phase behaviors and their dynamics of alicyclic-based ionic liquids by  multi-faceted approach2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimizu, T. Yamamoto, K. Fujii, M. Imanari and K. Nishikawa
    • 学会等名
      33th International Conference of Solution Chemistry (33ICSC)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      20130707-20130712
  • [学会発表] Phase Behaviors of Amide-based Ionic Liquids accompanied by conformational change2013

    • 著者名/発表者名
      K. Fujii, M. Imanari, T. Endo, K. Nishikawa
    • 学会等名
      33th International Conference of Solution Chemistry (33ICSC)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      20130707-12
  • [学会発表] NMR Study on Dynamics of FSA-, NTf2- and BETA-, which are representative anions of  ionic liquids, and Incorporated 1,3-Dimethylimidazolium Cation2013

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Imanari, Kozo Fujii, Hiroko Seki and Keiko Nishikawa
    • 学会等名
      European Magnetic Resonance Meeting 2013(EUROMAR2013)
    • 発表場所
      Crete, Greece
    • 年月日
      20130630-20130705
  • [学会発表] Yuki Hidaka, Mamoru Imanari, Noriko Mizushima, Keiko Nishiakawa and Hiroko Seki2013

    • 著者名/発表者名
      NMR Study on Cation Dynamics of 1-Alkyl-3-methylimidazolium Bromide
    • 学会等名
      European Magnetic Resonance Meeting 2013(EUROMAR2013)
    • 発表場所
      Crete, Greece
    • 年月日
      20130630-20130705
  • [学会発表] NMR Study on Molecular Dynamics and Phase Transitions of 1-Alkyl- 3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulphonyl)amide2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Seki, Mamoru Imanari, Noriko Mizushima and Keiko Nishikawa
    • 学会等名
      European Magnetic Resonance Meeting 2013(EUROMAR2013)
    • 発表場所
      Crete, Greece
    • 年月日
      20130630-20130705
  • [学会発表] Ultraslow Dynamics at Crystallization of Methylimidazolium-based Ionic Liquids2013

    • 著者名/発表者名
      K. Nishikawa, H. Seki, M. Imanari
    • 学会等名
      5th International Congress on Ionic Liquids (COIL-5)
    • 発表場所
      Algavre, Portugal
    • 年月日
      20130421-25
  • [学会発表] NMR Study on Phase Behaviors of Amide-based Ionic Liquids incorporated with 1,3-Dimethyl-imidazolium cation2013

    • 著者名/発表者名
      M. Imanari, K. Fujii, H. Seki, K. Nishikawa
    • 学会等名
      5th International Congress on Ionic Liquids (COIL-5)
    • 発表場所
      Algavre, Portugal
    • 年月日
      20130421-25
  • [学会発表] Thermodynamic Study on Phase Behaviors of Amide-Based Ionic Liquids incorporated with conformational change2013

    • 著者名/発表者名
      K. Fujii, M. Imanari, K. Nishikawa
    • 学会等名
      5th International Congress on Ionic Liquids (COIL-5)
    • 発表場所
      Algavre, Portugal
    • 年月日
      20130421-25
  • [学会発表] イミダゾリウム系イオン液体の相挙動とダイナミクス2013

    • 著者名/発表者名
      西川恵子
    • 学会等名
      第4回イオン液体討論会
    • 発表場所
      慶應義塾大学・日吉キャンパス
    • 年月日
      2013-11-20
  • [学会発表] 脂環式系イオン液体の環構造の相挙動への影響2013

    • 著者名/発表者名
      清水雄一,山本拓矢,藤井幸造,今成司,西川恵子
    • 学会等名
      第4回イオン液体討論会
    • 発表場所
      慶應義塾大学・日吉キャンパス
    • 年月日
      2013-11-20
  • [備考] 西川研究室 構造化学研究室

    • URL

      http://stchem.phys.s.chiba-u.ac.jp/index.html

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公開日: 2015-05-28  

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