ゆらぎに基づく超臨界流体溶液系の特性の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440173
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 西川 恵子 千葉大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (60080470)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森田 剛 東京農工大学, 工学部, 助手 (80332633) ; 斎藤 健一 千葉大学, 大学院・自然科学研究科, 助手 (80302579)
• Keywords: 超臨界流体 / 超臨界流体溶液 / ゆらぎ / 小角X線散乱 / ラマン散乱 / 動的光散乱 / テラヘルツ電磁波

Research Abstract

我々は、一成分超臨界流体系で分子分布の不均一さを定量的に表現する「ゆらぎ」を求め、これが超臨界流体の特性を決めている最も基本的な概念であることを明らかにしてきた。実用性・発展性を考慮すると、一成分系から溶液系への展開が必要である。超臨界流体溶液系で、混合状態・濃度ゆらぎ・各成分の密度ゆらぎなどの物理量を実験的に求めるために、装置を立ち上げ、方法論を確立することを第1の目的とした。本年度に完成あるいは製作途中の装置は、1)小角X線散乱実験を実験室レベルで行うためのX線発生部分、2)様々な濃度で気体と気体を混合するサンプリング装置、3)濃度の決まった試料を様々な密度で測定用試料セルに入れる装置、4)ベローズを用いた我々の独自のアイデア・設計による超臨界流体の密度測定装置である。興味深い超臨界流体溶液系のいくつかに実際に適用し、個々の系の物理化学的挙動を「ゆらぎ」の観点から解明することを第2の目標とした。具体的には、a)水-メチルアルコール系、b)二酸化炭素-トリフルオロメタン系の小角X線散乱実験に着手した。また、分光学的にも、一成分系でラマン散乱、動的光散乱、THz電磁波を用いた遠赤外吸収スペクトル測定を行い、超臨界流体溶液系へ発展させるべく準備を進めている。

Research Products

• [Publications] A.Ayusawa, K.Nishikawa, T.Morita et al.: "Construction of Sample Cell of Poisonous Organic Solvents in Supercritical State for Small-Angle X-ray Measurements"Japanese J.Appl.Phys.. 40. 4260-4261 (2001)
• [Publications] K.Saitow, K.Nishikawa et al.: "Tershertz Absorptins Spectra of Sapercritical CHF_3 to Investigate Local Structure through Rotatinul and Hindered Rotational Motions"Chem.Phys.Lett.. 341. 86-92 (2001)
• [Publications] T.Morita, K.Nishikawa: "Titanium Sample Holder for Small-Angle X-ray Scattering Measurenents of Supercritical Aqueous Solutions"Rev.Sci.Instrm. 72. 3013-3018 (2001)
• [Publications] K.Nishikawa et al.: "Inhomogeneity of Mixing in Acetonitrile Aqueous Solutions Studied by Small-Angle X-ray Scattering"J.Phys.Chem.. 106. 693-700 (2002)
• [Publications] K.Saitow, K.Nishikawa et al.: "Correlation Time of Density Fluctuation for Supercritical Ethylene Studied by Dynamic Light Scattering"J.Chem.Phys.. 116. 4085-4992 (2002)