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2015 年度 実績報告書

マイクロ磁気流体力学的効果によるキラル界面生成とキラル分子認識

研究課題

研究課題/領域番号 25390040
研究機関東北大学

研究代表者

茂木 巖  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50210084)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードマイクロ渦流 / キラリティ / 磁気電気化学 / 磁気流体力学 / アミノ酸
研究実績の概要

磁場を印加しながら電析(磁気電析)を行うと,電流と磁場の相互作用でローレンツ力が働き,磁気流体力学的(MHD)効果により電極界面にマイクロm~ナノmサイズのマイクロMHD渦流が発生する.このような渦流が電析界面にらせん転移を誘発し,キラルな界面が生成するものと考えられている.本研究では,磁気電析がキラル界面を生成する機構を解明し,キラル界面生成の新しい手法を開発することを目的としている.3年間で下記に列挙するような研究成果が得られた.
1.銅の磁気電析の実験条件を精査し,定電流モードでの磁気電析が界面キラリティを制御するのに適していることを見出した.アミノ酸の電極反応におけるキラル挙動の解析から,電析反応における律速過程とMHD渦流の方向によりキラリティの符号が決定されることが明らかとなった.この結果により,界面キラリティ制御の手法を確立できた.
2.新しい磁気電析の手法として,超電導マグネットの中で電解セルを回転させる回転磁気電析の装置を作製し,実験を試みた.これによりキラル選択性の高いキラル界面の作製に成功した.
3.磁気電析で観察されるキラル界面形成は,電流方向が逆になる電解エッチングにおいても可能ではないかと発想し,磁気電解エッチングを試み,キラル界面形成に成功した.これにより磁気電気化学プロセスによるキラリティ発現の普遍性を証明することができた.さらに,還元だけではなく酸化プロセスにおいてもキラル界面形成が可能になったので,酸化物などの種々の物質においてキラル界面を作製する道が開けた.
4. 本年度は,磁気電気化学キラリティへの添加剤の効果を研究した.塩化物イオンを添加剤に加えることで,磁気電析膜のキラリティが劇的に変化することを見出した.界面キラリティの新しい簡便な制御法として応用が期待できる.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Lifetime of Ionic Vacancy Created in Redox Electrode Reaction Measured by Cyclotron MHD Electrode2016

    • 著者名/発表者名
      A. Sugiyama, R. Morimoto, T. Osaka, I. Mogi, M. Asanuma, M. Miura, Y. Oshikiri, Y. Yamauchi
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 6 ページ: 19795

    • DOI

      10.1038/srep19795

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chiral Surface Formation of Copper Films by Magnetoelectrochemical Etching2015

    • 著者名/発表者名
      I. Mogi, R. Aogaki, K. Watanabe
    • 雑誌名

      Magnetohydrodynamics

      巻: 51 (2) ページ: 361-368

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tailoring of Surface Chirality by Micro-Vortices and Specific Adsorption in Magnetoelectrodeposition2015

    • 著者名/発表者名
      I. Mogi, R. Aogaki, K. Watanabe
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 88 ページ: 1479-1485

    • DOI

      10.1246/bcsj.20150208

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Chiral Catalytic Activities in Magnetoelectrochemical Etching2015

    • 著者名/発表者名
      R. Aogaki, R. Morimoto, M. Asanuma, I. Mogi, A. Sugiyama, M. Miura, Y. Oshikiri, Y. Yamauchi
    • 雑誌名

      Magnetohydrodynamics

      巻: 51 (2) ページ: 353-360

    • 査読あり
  • [学会発表] Chiral surface formation by galvanostatic magnetoelectrodeposition2015

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      PACIFICHEM 2015
    • 発表場所
      ホノルル,ハワイ,米国
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface Chirality Tailored by Micro-MHD Effects and Specific Adsorption2015

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      6th Int. Conf. on Magneto-Science
    • 発表場所
      松本市,日本
    • 年月日
      2015-10-27 – 2015-10-31
    • 国際学会
  • [学会発表] Chirality Induction by Galvanostatic Magnetoelectrodeposition2015

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      66th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      台北, 台湾
    • 年月日
      2015-10-04 – 2015-10-09
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロ電極における磁気電気化学キラリティ2015

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] 磁気電気化学キラリティへのマイクロ電極の効果2015

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      2015年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      埼玉工業大学
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-12

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公開日: 2017-01-06  

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