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2017 年度 実績報告書

分析化学に資する新規な磁気効果の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 26288066
研究機関大阪大学

研究代表者

渡會 仁  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30091771)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
キーワード磁気泳動モル比法 / 磁化率 / 磁気光学効果 / 電磁泳動 / 磁性ナノ粒子 / 磁気線二色性 / 磁気配向 / 液液界面
研究実績の概要

平成29年度に実施した研究の成果について、その概要を以下に記す。
1)磁気泳動を利用するモル比法を開発し、国際誌に公表した。モル比法は、1944年にYoeとJonesによって報告されて以来、溶液中に生成する金属錯体の組成決定法として広く利用されてきた。主に吸光光度法を用いるモル比法が一般的であるが、今回、我々は、磁気泳動法を利用するモル比法を開発した。磁気泳動モル比法の特長は、分光学的方法を全く用いないので、配位子や錯体の分光学的性質に関する制約は皆無であり、目的の錯体と媒体の磁化率の間に有意の差があれば適用が可能という点である。錯体が常磁性である場合は、極めて簡単な装置で測定が可能である。今回の研究では、コバルト(II)、テルビウム(III)およびディスプロシウム(III)の錯体を、疎水性のODS微粒子内に生成させ、その磁気泳動速度を配位子と金属イオンのモル比に対してプロットすることで組成を決定できることを示した。
2)電磁泳動力がエマルション系に引き起こすマイクロ対流現象を発見し、国際誌に公表した。キャピラリー内の電解質水溶液中に分散した有機液滴は、電磁泳動力によりキャピラリーを横切るように内壁から内壁に向かって泳動するが、内壁に到達した液滴の周囲でミクロな対流が生じることを発見した。このミクロ対流により、液滴周囲により小さな液滴が周回する。すなわち、ミクロな撹拌が直径100マイクロメーターのキャピラリー内で、電磁泳動力により実現できることを明らかにした。
3)磁性酸化鉄ナノ粒子の分散溶液が、紫外部に顕著な磁気線二色性を示すことを確認した。この現象は磁場の増大に対して飽和曲線のような依存性を示し、超常磁性に基ずく現象であることを、ランジュバン式を用いた解析により示した。COOHで表面を修飾した磁性ナノ粒子の場合、金属イオンや界面活性剤の存在により磁気線二色性は顕著に減少した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

1)新たに磁気泳動モル比法を考案し、コバルト(II)、テルビウム(III)およびディスプロシウム(III)の錯体についてその有用性を確認し、論文にて公表した。
2)キャピラリー内の液滴周囲に生じる局所電磁泳動力により、大きな液滴の周囲に小さな液滴が周回し、その周回速度は印加する電流により制御できることを示し、Anal.Sci.誌に論文として公表した。この論文はHot Articleに選定された。
3)酸化鉄磁性ナノ粒子の磁気線二色性が、ナノ粒子の磁気配向の割合を高感度に示すことを明らかにし、分析化学的応用への可能性を示した。

今後の研究の推進方策

本研究により見出されたいくつかの新磁気現象をさらに深く追求し、その分析化学的応用の可能性を探る。そのために、以下の方策で研究を推進する。
1)磁気泳動法を用いる分析化学法として、磁気泳動モル比法を様々な系に展開し、その有用性を見極める。
2)磁気光学効果の測定を、固液および液液界面の測定に展開し、その分析化学的有用性を検討する。
3)磁性ナノ粒子の磁気光学効果を利用する分析化学法の掘り起しを図る。

次年度使用額が生じた理由

(理由)磁性ナノ粒子の磁気光学効果を利用する分析法の可能性を新たに発見したため、その測定法を検討するための装置の開発を必要とした。

(使用計画)磁性ナノ粒子を効率よく生成させる方法を検討し、分析化学利用に適した磁気光学効果の測定装置を構築するために、機械部品、光学部品、電子部品、およびガラス器具を購入する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Electromagnetophoretic micro-convection around a droplet in a capillary2017

    • 著者名/発表者名
      Funaki, Masuro; Suwa, Masayori; Watarai, Hitoshi
    • 雑誌名

      Anal. Sci.

      巻: 33 ページ: 1013-1019

    • DOI

      10.2116/analsci.33.1013

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetophoretic mole-ratio method2017

    • 著者名/発表者名
      Watarai, Hitoshi; Chen, Jiayue
    • 雑誌名

      Anal. Chem.

      巻: 89 ページ: 10141-10146

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.7b00999

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Magnetic Linear Dichroism Depression of Magnetic Nanoparticles Induced by the Interaction with Metal Ions2017

    • 著者名/発表者名
      Watarai, Hitoshi;Subhan Memon Sakurai, Sana; Subhan Memon Sakurai, Hana
    • 学会等名
      International Congress on Analytical Sciences, ICAS 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 空気中および液体中における強磁性微粒子の自由落下磁気泳動速度2017

    • 著者名/発表者名
      渡會 仁、James Djauhari
    • 学会等名
      第77回分析化学討論会
  • [学会発表] 磁性ナノ粒子の磁気配向二色性を利用する溶液内微小相互作用の検出2017

    • 著者名/発表者名
      渡會 仁, Sana Subhan Memon Sakurai
    • 学会等名
      第66回日本分析化学会年会
  • [学会発表] Analytical Application of Magnetic Orientation Linear Dichroism of Magnetic Nanoparticles2017

    • 著者名/発表者名
      Watarai, Hitoshi;Subhan Memon Sakurai, Sana
    • 学会等名
      International Conference on Magneto-Science (ICMS) 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of measurement methods of liquid-liquid interfacial reactions2017

    • 著者名/発表者名
      Watarai, Hitoshi
    • 学会等名
      International Solvent Extraction Conference(ISEC) 2017
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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