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2008 Fiscal Year Annual Research Report

電子構造で見る過冷却水・アモルファス氷の水素結合

Research Project

Project/Area Number 19750016
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

原田 慈久  The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 特任講師 (70333317)

Keywords化学物理 / 光物性 / 放射線、X線、粒子線
Research Abstract

(1) 水、氷、溶液のその場状態観測のための、ファーバープローブ付反射型FTIRの位置決めを正確に行った。水(H2O)、重水(D2O)、HDO、氷およびアセトニトリル水溶液に対してその場FTIR観測を行い、軟X線発光スペクトルとの直接比較を行った。この結果から、軟X線発光でもFTIRでも、HDOを測るといずれも軽水と重水の混合比通りの足し算となることがわかった。これは重水素置換効果によって分子の対称性が崩れても、電子状態には影響しないことを示している。またFTIRスペクトルでは結晶氷の信号が得られることから、昨年度問題となっていた軟X線発光に現れる氷由来でない信号成分は、照射による表面近傍のラジカル生成に起因することが示唆された。
(2) 低温側で±0.5K以内の精密温調ができるようになった。これを用いて、水-アセトニトリル混合系の温度依存性を精密に測定した。最も濃度揺らぎが大きいモル分率Xan=0.38でも、温度による軟X線発光スペクトルの変化は純水のそれと同程度であったことから、軟X線発光は濃度揺らぎに対して極めて鈍感であるごとが示唆された。一方で、アセトニトリル濃度を振った場合の軟X線発光スペクトルの変化は大きかった。まとめると、軟X線発光スペクトルは水-アセトニトリル間の弱い水素結合の存在する割合(モル分率)には敏感で、モル分率が一定である限り、その中で濃度が揺らいでも変化しないということがわかった。
(3) 現在のところ、(1) に示したように結晶氷でも照射による影響がスペクトルに現れていることが明らかになり、アモルファス氷との違いが軟X線発光スペクトルで見分けられていない。また、過冷却水においても照射の影響を避けるために試料を送液する必要があり、一方で送液すると、超純水を用いても-10℃に到達する前に凍ってしまう問題が残された。

  • Research Products

    (10 results)

All 2009 2008

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] High Resolution X-ray Emission Spectroscopy of Liquid Water : the Observation of Two Structural Motifs2008

    • Author(s)
      T. Tokushima, Y. Harada, O. Takahashi, Y. Senba, H. Ohashi, L.G.M. Pettersson. A. Nilsson. S.
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters (FRONTIERS article) 460

      Pages: 387-400

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comment on"Isotope and temperature effects in liquid water probed by x-ray absorption and resonant x-ray emission spectroscopy"2008

    • Author(s)
      L. GM. Yettersson, T. Tokushima, Y. Harada, O. Takahashi, S. Shin, A. Nilsson
    • Journal Title

      Physical Review Letters 100

      Pages: 249801

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 液体や溶液の価電子状態を元素選択的に観る : SPrhlg-8軟X線ビームラインBL17SUにおける軟X線発光実験2008

    • Author(s)
      徳島高、原田慈久、辛埴
    • Journal Title

      日本物理学会誌(Butsuti) 63

      Pages: 852-857

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anomalous electrorstructure of ionic liquids determined by soft x-ray emission spectroscopy : Contributions from the cations and anions to the occupied electronic structure2008

    • Author(s)
      K. Kanai, T. Nishi, T. Iwatanie Y. Ouchi, K. Seki, Y. Harada, S. Shin
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry 129

      Pages: 224507-1-244507-5

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アセトニトリル水溶液中の水の構造変化2009

    • Author(s)
      新井秀実、原田慈久、徳島高、小林正起、堀川裕加、高田恭孝、辛埴
    • Organizer
      日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-01-11
  • [Presentation] SPring-8における溶液系の軟X線発光実験2009

    • Author(s)
      原田慈久、徳島高、堀川裕加、辛埴
    • Organizer
      PF研究会
    • Place of Presentation
      茨城
    • Year and Date
      2009-01-03
  • [Presentation] 軟X線発光分光を用いた液体の電子状態の研究2008

    • Author(s)
      徳島高、堀川裕加、新井秀実、原田慈久、高田恭孝、辛埴
    • Organizer
      第1回界面科学研究会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      2008-12-19
  • [Presentation] 水・水溶液の構造と電子状態 : 2状態モデルへの回帰2008

    • Author(s)
      原田慈久、徳島高、辛埴
    • Organizer
      第44回X線分析討論会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-10-18
  • [Presentation] アセトニトリル水溶液中における水の構造変化2008

    • Author(s)
      新井秀実、原田慈久、徳島高、小林正起、堀川裕加、高田恭孝、辛埴
    • Organizer
      第2回分子科学討論会2008福岡
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2008-09-25
  • [Presentation] Electronic Structure of Water in Acetonitrile-Water Mixtures2008

    • Author(s)
      Y. Harada, H. Arai, T. Tokushima, Y. Horikawa, S. Shin
    • Organizer
      Gordon research conferences (water & aqueous solutions)
    • Place of Presentation
      New Hampshire, USA
    • Year and Date
      2008-07-30

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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