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2014 年度 実績報告書

強誘電性液体の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25620165
研究機関九州大学

研究代表者

君塚 信夫  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90186304)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード強誘電性 / イオン液体 / 共連続相
研究実績の概要

本研究は、従来固体(金属酸化物、無機結晶、高分子)においてのみ得られる強誘電性を、イオン液体を基盤とするソフトマテリアルにおいて実現するための新しい方法論を開拓することを目的とした。
種々のイオン液体について、誘電特性を系統的に調査した結果、大きな双極子モーメントを有するイミダゾリウム塩において、強誘電ヒステリシスを与えることを見いだした。この強誘電ヒステリシスは、電極近傍における交流電場印可に伴う分子の反転(配向変化)に基づく機構であることを、蛍光色素のドーピング実験から明らかにした。PUND測定より、常誘電成分と強誘電性成分、リーク電流成分の分離解析を行って、強誘電性分の存在を確認した。
一方、塩化コリンとチオ尿素などの分子性混合液体であるディープ共融液体(Deep Eutectic Solvent)については、上記のイオン液体と同じ条件では強誘電ヒステリシスが観測されなかった。このことは、次のメカニズムにより説明できる。イオン液体においてはカチオン分子とアニオン分子の間に静電的相互作用が常に働き、電極近傍においても分子レベルの共連続相を与える。カチオン分子、アニオン分子の分子配向変化は、互いに影響を及ぼすが、共連続相の構造変化には時間がかかるため、分子の配向変化はもはや液体中の自由運動では記述できない。すなわち、イオン液体においては、分子レベルの共連続相構造が存在するために、交流電場の印加に対して速度論的な活性化ポテンシャルが生ずる。これが、液体であるにもかかわらず強誘電性が観測される理由と考えられる。一方、ディープ共融液体については、かかる共連続相は発達していないことから、強誘電性は観測されなかったものと考えられる。
以上、本研究によって、イオン液体が強誘電性を示すことがはじめて明らかとなり、萌芽的であるが極めて挑戦的な課題に対して、有意義な成果が得られた。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] "Self-Assembly of Azobenzene Bilayer Membranes in Binary Ionic Liquid-water Nanostructured Media2014

    • 著者名/発表者名
      T. S. Kang, K. Ishiba, M-a. Morikawa, N. Kimizuka
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 30 ページ: 2376-2384

    • DOI

      10.1021/la405010f

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Liquid Azobenzene Derivative as a Solvent-Free Solar Thermal Fuel2014

    • 著者名/発表者名
      K. Masutani, M-a. Morikawa, N. Kimizuka
    • 雑誌名

      Chem. Commun

      巻: 50 ページ: 15803-15806

    • DOI

      10.1039/c4cc07713j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Light-Reducible Dissipative Nanostructures Formed at the Solid−Liquid Interface2014

    • 著者名/発表者名
      T.Soejima, Y.Amako, S. Ito, N. Kimizuka
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 30 ページ: 14219-14225

    • DOI

      10.1021/la5036568

    • 査読あり
  • [学会発表] コリン誘導体を用いたキラル柔粘性結晶の合成と物性2015

    • 著者名/発表者名
      ○下野智弥、松木昌也、山田鉄兵、出倉駿、北川宏、君塚信夫
    • 学会等名
      日本化学会 第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学 千葉県船橋市
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] キラル柔粘性結晶の合成とイオン伝導特性2015

    • 著者名/発表者名
      松木昌也、山田鉄兵、出倉駿、北川宏、君塚信夫
    • 学会等名
      日本化学会 第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学 千葉県船橋市
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] Photon Upconversion based on Molecular Self-Assembly2015

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Kimizuka
    • 学会等名
      第2回リーデイング大学院研究会「金属錯体の固体物性化学最前線ー金属錯体と固体物性物理と生物物性の連携新領域をめざしてー」
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-02-19 – 2015-02-20
    • 招待講演
  • [学会発表] イオン性アゾベンゼン誘導体における光誘起結晶-イオン液体フェーズクロスオーバー特性2014

    • 著者名/発表者名
      石場啓太, 長尾侑弥, 主税智恵, 外山泰弘, 川北美香, 森川全章, 山田鉄兵, 君塚信夫
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [学会発表] 水/イオン液体界面の動的制御に基づくタンパク質ナノ粒子の作製とDNAの内包特性2014

    • 著者名/発表者名
      吉田莉捺、森川全章、君塚信夫
    • 学会等名
      第51回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 年月日
      2014-06-28 – 2014-06-28
  • [備考] 九州大学 君塚研究室HP

    • URL

      http://www.chem.kyushu-u.ac.jp/~kimizuka/

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公開日: 2016-06-01  

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