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capture and release at high pressures on a unique large-pore mesoporous carbonSzab
, L.*; 井上 瑞基*; 関根 由莉奈; 元川 竜平; 松本 悠佑*; Nge, T. T.*; Ismail, E.*; 一ノ瀬 泉*; 山田 竜彦*
ChemSusChem, 18(10), p.e202402034_1 - e202402034_13, 2025/05
被引用回数：3 パーセンタイル：34.62(Chemistry, Multidisciplinary)テクニカルリグニンを使用して、約20
30nmの細孔サイズを持つ大細孔メソポーラスカーボンを開発した。ソフトテンプレート過程において、コポリマーテンプレートからユニークな円筒形の超分子凝集体が形成された。この特異なナノ構造は、PluronicテンプレートとPEGグラフト化リグニン誘導体(グリコールリグニン)の両方にポリエチレングリコール(PEG)セグメントが存在するために形成した。結果として得られた大細孔メソポーラスカーボンにおいて、毛管凝縮により270Kで 飽和圧力に近い条件においてCOの吸収が大幅に増加した。
上田 祐生; Micheau, C.; 阿久津 和宏*; 徳永 紘平; 山田 雅子*; 山田 悟史*; Bourgeois, D.*; 元川 竜平
Langmuir, 40(46), p.24257 - 24271, 2024/11
被引用回数：3 パーセンタイル：23.67(Chemistry, Multidisciplinary)本研究では、パーフルオロヘキサン中のフルオラスリン酸エステル(TFP)からなるフルオラス抽出系において、n-ヘキサン中の有機リン酸エステル(THP)からなる類似の有機抽出系と比較して、より高い金属イオン抽出性能に寄与する主要因を分子レベルで理解するために、硝酸溶液からのZr(IV)イオンの抽出の巨視的挙動を微視的構造情報と相関させた。拡張X線吸収微細構造、中性子反射率測定、中性子小角散乱により、それぞれZr(IV)イオン周辺の局所配位構造、界面における抽出剤分子の蓄積、バルク抽出相における抽出剤分子の構造が明らかになった。その結果、いずれの抽出系においても、界面には抽出剤分子はあまり蓄積しなかった。フルオラス抽出系では、硝酸との接触により凝集体が形成され、Zr(IV)抽出後も残存した。一方、有機抽出系では、二量体のみが形成された。Zr(IV)イオン周辺の局所的な配位構造とバルク抽出相における抽出剤分子の構造の違いが、フルオラス抽出系における高いZr(IV)抽出性能に寄与していると推測している。特に、フルオラス相中のZr(IV)濃度が増加しても凝集体の大きさはほとんど変化せず、これはフルオラス抽出系で相分離が起こらないことと密接に関係していると考えられる。
Micheau, C.; 上田 祐生; 元川 竜平; 阿久津 和宏*; 山田 悟史*; 山田 雅子*; Moussaoui, S. A.*; Makombe, E.*; Meyer, D.*; Berthon, L.*; et al.
Journal of Molecular Liquids, 401, p.124372_1 - 124372_12, 2024/05
被引用回数：4 パーセンタイル：44.26(Chemistry, Physical)Supramolecular organization of amphiphilic extractant molecules is involved in metal cation selectivity and separation kinetics during solvent extraction. The relationship between extractant associates/aggregates formed in the organic bulk phase and at the liquid-liquid interface is poorly understood even though it affects the extraction mechanism. The nanoscopic structures of the extraction systems N,N,N',N'-tetrahexylmalonamide (THMA) in toluene and N,N'-dibutyl-N,N'-dimethyl-2-tetradecylmalonamide (DBMA) in n-heptane, used for either Pd(II) or Nd(III) selective extraction from an acidic aqueous phase, were examined. These systems present markedly different affinity for Pd(II) and Nd(III), and extraction kinetics. Extractant organization in the organic bulk phase and at the interface were compared by small-angle X-ray scattering, interfacial tension, and neutron reflectivity. THMA in toluene forms small associates in the organic bulk phase and accumulates in a diffuse layer at the interface, decreasing Pd(II) coordination probability and resulting in slow extraction. DBMA in n-heptane forms large aggregates and a compact, dense interfacial layer, resulting in rapid Pd(II) and Nd(III) extraction. Thus, Pd(II) extraction is driven by interfacial coordination alone, whereas the incorporation of Nd(III) into the core of large aggregates governs Nd(III) extraction in the interfacial layer. These results suggest that the interface should be described as a nanoscale interphase containing a high extractant concentration compared with the organic bulk phase.
阿久津 和宏*; 山田 悟史*; 上田 祐生; 元川 竜平; 成田 弘一*
Applied Sciences (Internet), 12(3), p.1215_1 - 1215_10, 2022/02
被引用回数：6 パーセンタイル：47.15(Chemistry, Multidisciplinary)液-液系の界面構造を知ることは、二相系の生物・化学反応の理解には必須である。本研究では、界面の層構造を観察できる中性子反射率(NR)測定用の新しいサンプルセルを開発し、典型的な界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム(SDS)の重トルエン-重水界面への吸着挙動を調べた。開発したセルは、滑らかな界面を作るためにPTFEフレームを底部に配置し、従来のセルに比べて小型化したことが特徴である。得られたNRプロファイルは容易に解析可能であり、重トルエン-重水系と空気-重水系では界面のSDS吸着層構造にわずかな違いがあることがわかった。これは、界面の条件によってSDS分子の吸着挙動が異なることに起因すると考えられる。
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.
Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03
被引用回数：66 パーセンタイル：94.57(Astronomy & Astrophysics)2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300
Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。
高村 秀一*; 門 信一郎*; 藤井 隆*; 藤山 寛*; 高部 英明*; 足立 和郎*; 森宮 脩*; 藤森 直治*; 渡辺 隆行*; 林 泰明*; et al.
カラー図解,プラズマエネルギーのすべて, P. 164, 2007/03
核融合並びにプラズマに興味を持ってもらい、またその有用性,将来性を広く理解してもらうための一般向け解説書として、プラズマ・核融合学会の企画(日本実業出版社から出版予定)に共同執筆で出版するものである。読者の対象範囲は、理科に興味を持つ高校生,大学生・一般社会人,ある種のプラズマに仕事で関連している人で、他分野からのヒントを求める人など、広い層に読んでもらえることを想定している。(目次:はじめに/プラズマってなんだ?/プラズマ技術のひろがり/実験室の超先端プラズマ/核融合プラズマエネルギーとは?/プラズマエネルギーへの道/核融合プラズマエネルギー発電所を目指して/プラズマエネルギーと未来社会)
上田 祐生; Micheau, C.; 徳永 紘平; 阿久津 和宏*; 山田 悟史*; 元川 竜平
no journal, ,
液液抽出におけるバルク有機相や界面における抽出剤や抽出錯体間の構造化などの微視的な構造は、抽出効率・選択性・有機相の相分離(第三相の生成)などの分配挙動などの巨視的な現象に影響を与える可能性がある。本研究では、パーフルオロヘキサン中のフッ素化リン酸エステル(TFP)からなるフルオラス抽出系において、ヘキサン中の有機リン酸エステル(THP)からなる有機抽出系よりも高い金属イオン抽出性能に寄与する主要因を分子レベルで理解するために、硝酸溶液からのZr(IV)イオン抽出の巨視的挙動を微視的構造情報と比較した。X線吸収微細構造解析、中性子反射率法、中性子小角散乱法により、それぞれZr(IV)イオン周辺の局所的な配位構造,界面での抽出剤分子の吸着構造,バルク抽出相での抽出剤分子の構造化を明らかにした。その結果、いずれの抽出系においても、界面には抽出剤分子はあまり吸着されていなかった。フルオラス抽出系では、硝酸との接触により1:3(Zr(IV):TFP)の錯体が形成され、回転半径1.46nmの凝集体が形成され、Zr(IV)抽出後も維持された。一方、有機抽出系では、1:2(Zr(IV):THP)の錯体が形成され、回転半径0.70nmの二量体が形成され、Zr(IV)抽出後も大きな凝集体は形成されなかった。Zr(IV)イオン周辺の局所的な配位構造とバルク抽出相における抽出剤分子の構造の違いが、フルオラス抽出系における高いZr(IV)抽出性能に寄与していると推測した。
Micheau, C.; 元川 竜平; 上田 祐生; 阿久津 和宏*; 山田 悟史*; 山田 雅子*; Bourgeois, D.*; Berthon, L.*
no journal, ,
DIAMEX process uses malonamide molecules for the separation and co-extraction of actinides and lanthanides from the raffinate of the PUREX process. Recent study on the use of malonamide molecules for the extraction and separation of PdII and NdIII by solvent extraction has pointed out two main driving forces that could explain the selectivity. Coordination and extractant aggregation. It has been demonstrated that Pd only needs coordination to be extracted whereas Nd needs in addition the aggregation of the extractant. Extractant aggregation can be beneficial for solvent extraction process if it can be controlled to enhance separation. In order to confirm a potential correlation between the separation efficiency and the extractant aggregation, a model malonamide molecule was investigated. This extractant was dissolved, at room temperature, in pure n-heptane, pure toluene, and mixtures of both solvents at different ratios, and contacted with different nitric acid solutions with and without metal ions. These two solvents possess different relative permittivity, and topology with an aromatic ring for toluene that could lead to additional pi-interaction with the extractant. Distribution ratios of Pd and Nd, as well as separation factors were determined. In parallel, small angle neutron scattering technique was used to determine the size and shape of the aggregates formed. From these results, it can be said that heptane promotes the formation of large assemblies, whereas the presence of toluene tends to reduce the size of the assemblies which was directly correlated to extraction separation efficiency.
上田 祐生; Micheau, C.; 元川 竜平; 徳永 紘平; 阿久津 和宏*; 山田 悟史*
no journal, ,
発表者が開発した新規フルオラス抽出系は、優れた抽出分離能力と第三相の抑制能力を有するが、その起源は明らかになっていない。本発表では、フルオラス抽出系と従来の抽出系である有機抽出系における金属イオン抽出能力の違いの起源を明らかにするため、X線吸収微細構造(EXAFS)、中性子反射率法(NR)、及び中性子小角散乱法(SANS)を用いて金属イオン近傍、界面、及び抽出相における構造化学的観点から検証した。EXAFSの結果から、金属イオンの配位構造はフルオラス抽出系と有機抽出系で大きな違いは観られなかったのに対し、NRとSANSの結果から、界面及びバルク抽出相における抽出剤分子の集積構造に及ぼす硝酸分子の影響に違いが観られた。この違いが、フルオラス抽出系の高い抽出能力と第三相生成の抑制に寄与していると推察している。今後は、本研究で得られた知見を基に、フルオラス抽出系の改良を取り組むことを計画している。
上田 祐生; Micheau, C.; 阿久津 和宏*; 徳永 紘平; 山田 雅子*; 山田 悟史*; Bourgeois, D.*; 元川 竜平
no journal, ,
本研究では、パーフルオロヘキサン中のフルオラスリン酸エステル(TFP)からなるフルオラス抽出系において、n-ヘキサン中の有機リン酸エステル(THP)からなる類似の有機抽出系と比較して、より高い金属イオン抽出性能に寄与する主要因を分子レベルで理解するために、硝酸溶液からのZr(IV)イオンの抽出の巨視的挙動を微視的構造情報と相関させた。拡張X線吸収微細構造、中性子反射率測定、中性子小角散乱により、それぞれZr(IV)イオン周辺の局所配位構造、界面における抽出剤分子の蓄積、バルク抽出相における抽出剤分子の構造が明らかになった。その結果、いずれの抽出系においても、界面には抽出剤分子はあまり蓄積しなかった。フルオラス抽出系では、硝酸との接触により凝集体が形成され、Zr(IV)抽出後も残存した。一方、有機抽出系では、二量体のみが形成された。Zr(IV)イオン周辺の局所的な配位構造とバルク抽出相における抽出剤分子の構造の違いが、フルオラス抽出系における高いZr(IV)抽出性能に寄与していると推測している。特に、フルオラス相中のZr(IV)濃度が増加しても凝集体の大きさはほとんど変化せず、これはフルオラス抽出系で相分離が起こらないことと密接に関係していると考えられる。
