Ion effects on solution structure monitored by terahertz time-domain spectroscopy

テラヘルツ時間領域分光法で観た溶液構造に対するイオン効果

近藤 正人; 大島 康裕*; 坪内 雅明

Kondo, Masato; Oshima, Yasuhiro*; Tsubouchi, Masaaki

イオンが水全体の水素結合構造に与える影響については古くから多く研究がなされてきたが、未だ議論の絶えない溶液化学研究長年の主題である。本研究ではテラヘルツ(THz)領域に現れる水の吸収に着目し、この問題の解決を試みた。THz分光法により種々のイオン水溶液で吸収スペクトルを測定した結果、1THzより高周波領域でイオンの溶解による吸収増加が観られた。この事実はイオンが水素結合構造を崩壊させる効果の存在を強く示している。

We investigated the dielectric relaxation of aqueous ionic solutions by applying the terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) to obtain the global picture of ionic hydration. We measured the dielectric spectra in the 0.2-1.8 THz region, and found the significant effects of dissolved cations on the imaginary part of the spectra. Especially in the high frequency region, the dielectric spectra increased in intensity as compared to that of pure water, which cannot be explained by the hydration effect within first hydration shells. This result indicates the dielectric relaxation was enhanced in the ionic solution, implying the dissolved ions weaken the hydrogen bonding of water beyond ion hydration shells.