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辻 勇人*; 中畑 雅樹*; 菱田 真史*; 瀬戸 秀紀*; 元川 竜平; 井上 大傑*; 江川 泰暢*
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 14(49), p.11235 - 11241, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)This work investigates the water-fraction dependence of the aggregation behavior of hydrophobic solutes in water-tetrahydrofuran (THF) and the elucidation of the role of THF using fluorescence microscopy, dynamic light scattering, neutron and X-ray scattering, as well as photoluminescence measurements. Based on the obtained results, the following model is proposed: hydrophobic molecules are molecularly dispersed in the low-water-content region (10-20 vol %), while they form mesoscopic particles upon increasing the water fraction to 
30 vol percent. This abrupt change is due to the composition fluctuation of the water-THF binary system to form hydrophobic areas in THF, followed by THF-rich droplets where hydrophobic solutes are incorporated and form loose aggregates. Further increasing the water content prompts the desolvation of THF, which decreases the particle size and generates tight aggregates of solute molecules. This model is consistent with the luminescence behavior of the solutes and will be helpful to control the aggregation state of hydrophobic solutes in various applications.
neutron diffraction小林 大輝*; 小松 一生*; 伊藤 颯*; 町田 真一*; 服部 高典; 鍵 裕之*
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 14(47), p.10664 - 10669, 2023/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)氷IVは、水分子が配向乱れを示す氷の準安定高圧相である。配向秩序は他の氷相ではよく観測されるが、氷IVでは報告されていない。われわれは、DClを添加したD
O氷IVのその場粉末中性子回折実験を行い、氷IVにおける水素秩序を調べた。その結果、単位胞体体積の温度微分dV/dTが約120Kで急激に変化することを発見し、またリートベルト解析により低温でわずかに水素が秩序化することを明らかにした。D1サイトの占有率は0.5から外れており、そのずれは試料をより高い圧力で冷却すると増加し、2.38GPa, 58Kで0.282(5)に達した。この結果は、氷IVに対応する低対称の水素秩序状態の存在を証明するものである。しかしながら、高圧下での徐冷によって、完全に水素が秩序化した氷IV相を実験的に生成することは難しいようである。
熊田 高之; 中川 洋; 三浦 大輔; 関根 由莉奈; 元川 竜平; 廣井 孝介; 稲村 泰弘; 奥 隆之; 大石 一城*; 森川 利明*; et al.
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 14(34), p.7638 - 7643, 2023/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)スピンコントラスト変調中性子小角散乱法を用いて急冷したグルコース濃厚溶液中に生成するナノアイス結晶の構造解析を行ったところ、厚さ1nm程度、半径数十nm以上の平面上の氷晶が生成していることを見出した。本結果はグルコース分子が特定の成長面に吸着することによりその面からの結晶成長を阻害していることを示す。
ortho-para conversion on a metal surface; Interplay between electron and phonon systems植田 寛和; 福谷 克之
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 14(34), p.7591 - 7596, 2023/08
Clarifying energy transfer processes in molecular adsorption on solid surfaces is essential to understand gas-surface interaction. Unlike the vibrational-energy transfer processes, which are thought to be well understood in detail, the rotational-energy transfer process still remains unclear. Considering the interconversion between ortho and para states of H is accompanied by the nuclear spin flip and the rotational-energy transfer, the surface-temperature dependence of the ortho-to-para conversion of molecularly chemisorbed H on Pd(210) is studied. The conversion rate is accelerated with increasing surface temperature. Based on the conversion model proposed for metal surfaces, we analyze the temperature dependence of the conversion rate taking account of both electron and phonon systems of the substrate. The rotational-energy transfer is most likely mediated by surface electrons with an assistance of the substrate phonons.
NH and CaNH thin films by reactive magnetron sputtering under hydrogen partial pressure controlChon, S.*; 福谷 克之; 他8名*
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 13(43), p.10169 - 10174, 2022/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)Calcium compounds with N and H are promising catalysts for NH
conversion, and their epitaxial thin films provide a platform to quantitatively understand the catalytic activities. Here we report the selective epitaxial growth of CaNH and CaNH thin films by controlling the hydrogen partial pressure (
) during reactive magnetron sputtering. We find that the hydrogen charge states can be tuned by : CaNH containing H
is formed at 
Pa, while CaNH containing H
is formed at 
Pa. In situ plasma emission spectroscopy reveals that the intensity of the Ca atomic emission (422 nm) decreases as increases, suggesting that Ca reacts with H and N to form CaNH at lower , whereas at higher , CaH
is first formed on the target surface and then sputtered to produce CaNH. This study provides a novel route to control the hydrogen charge states in Ca-N-H epitaxial thin films.
日下 良二; 渡邉 雅之
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 13(30), p.7065 - 7071, 2022/08
被引用回数：5 パーセンタイル：70.33(Chemistry, Physical)Understanding the chemistry of elements at the bottom of the periodic table is a challenging goal in chemistry. Observing actinide species at interfaces using interface-selective second-order nonlinear optical spectroscopy, such as vibrational sum frequency generation (VSFG) spectroscopy, is a promising route for developing heavy element chemistry; however, such attempts are scarce. Here, we investigated the phase transfer mechanism of uranyl ions (UO
) in solvent extraction using the di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid (HDEHP) extractant dissolved in dodecane organic phase by probing the oil/water liquid-liquid interface using VSFG spectroscopy. The POO symmetric stretch vibrational signals of the HDEHP ligands clearly demonstrated that uranyl ions form interfacial complexes with HDEHP at the oil/water interface. The interfacial uranyl-HDEHP complexes were formed with uranyl ions coming from both the aqueous and oil phases, strongly suggesting that the interfacial complex is an intermediate to cross the oil/water interface. Density functional theory (DFT) calculations proposed the molecular structure of the interfacial uranyl-HDEHP complex.
Wang, X.*; Tang, X.*; Zhang, P.*; Wang, Y.*; Gao, D.*; Liu, J.*; Hui, K.*; Wang, Y.*; Dong, X.*; 服部 高典; et al.
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 12(50), p.12055 - 12061, 2021/12
被引用回数：6 パーセンタイル：44.89(Chemistry, Physical)置換ポリアセチレンは、ポリアセチレン骨格の化学的安定性,物性,付加機能の向上が期待されるが、その多様性は非常に限られている。今回我々は、固体のアセチレンジカルボン酸に外圧を加えることにより、従来の方法では合成が非常に困難であったトランス-ポリアセチレン骨格上のすべての炭素がカルボキシル基に結合した結晶性のポリ-ジカルボキシルアセチレンができることを報告する。重合は、水素結合を利用したトポケミカル反応であった。このユニークな構造は、カルボニル基の極めて高い含有量とポリアセチレン骨格の高い導電性を組み合わせたもので、リチウムイオン電池(LIB)負極として高い比容量と優れたサイクル/レート性能を示す。我々は、完全に機能化された結晶性ポリアセチレンを紹介し、高分子LIB材料や活性基を多く含む高分子材料合成のために圧力重合が有力な方法であることを提案する。
山本 直樹*; 古府 麻衣子; 中島 健次; 中川 洋; 柴山 修哉*
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 12(8), p.2172 - 2176, 2021/03
被引用回数：9 パーセンタイル：68.98(Chemistry, Physical)水和水は、機能発現に必要な蛋白質のダイナミクスを活性化するために重要な役割を果たしている。しかし、水和水がどのようにして蛋白質のダイナミクスと結びついているのか、その詳細は不明である。水和水の氷形成の温度ヒステリシスは、凍結不可能な水和水と凍結可能な水和水のどちらのタイプの水和水が蛋白質ダイナミクスの活性化に重要な役割を果たしているのかを理解するための鍵となる現象である。中性子散乱を用いて、凍結可能な水和水の氷の回折ピークに温度ヒステリシス現象が観測されたのに対し、蛋白質ダイナミクスでは温度ヒステリシスは観測されなかった。これらの結果から、蛋白質のダイナミクスは凍結可能な水和水のダイナミクスとは連動しておらず、蛋白質のダイナミクスの活性化には凍結不可能な水和水が不可欠であることが明らかになった。
at the structure factor primary peak and prepeakLuo, P.*; Zhai, Y.*; Leao, J. B.*; 古府 麻衣子; 中島 健次; Faraone, A.*; Zhang, Y.*
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 12(1), p.392 - 398, 2021/01
被引用回数：4 パーセンタイル：27(Chemistry, Physical)典型的なネットワークイオン性液体ZnClの第1およびプレ回折ピークでの微視的な構造緩和を中性子スピンエコー分光により調べた。第1構造ピークの緩和はプレピークのものより速く、活性化エネルギーは約33%高い。融点より十分高温においても、伸長指数関数で記述される緩和が観測された。驚くべきことに、とくに第1ピークにおいて、非指数関数性パラメータは冷却とともに急激に増加し、
に向かって緩和は伸長指数型から指数型へと変わる。これらの結果は、過冷却状態の典型的なガラス的ダイナミクスが平衡液体で現れること、2つの異なる空間スケールの運動の活性化エネルギーが冷却に伴うネットワーク構造の形成と関連していることを示唆する。
小川 修一*; 山口 尚登*; Holby, E. F.*; 山田 貴壽*; 吉越 章隆; 高桑 雄二*
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 11(21), p.9159 - 9164, 2020/11
被引用回数：3 パーセンタイル：18.31(Chemistry, Physical)原子レベルで薄いグラフェン層は軽量であり、酸素などの腐食反応物質を直接ブロックする表面保護膜としての活用が提案されている。しかし、数十年という長期的な保護が望まれていることや、合成された実際のグラフェンには欠陥が存在するため、保護膜としての有用性は不明である。本研究では、酸素分子に運動エネルギーを与えることで、本来不浸透であるはずのグラフェンに対して、サブeVの運動エネルギーを持つ高速酸素分子では触媒的な浸透特性を示すことを実証した。この分子は熱分布のごく一部であるため、この暴露実験は数十年にわたる暴露を理解するための加速ストレステストとしての役割を果たす。グラフェンの透過率は、低速酸素分子と比較して2桁の増加を示した。また、グラフェンは、高速酸素分子が透過した後も、低速酸素分子に対する相対的な不透過性を維持しており、このプロセスが非破壊的であり、暴露された物質の基本的な特性であることを示している。
Gonzal
z, M. A.*; Borodin, O.*; 古府 麻衣子; 柴田 薫; 山田 武*; 山室 修*; Xu, K.*; Price, D. L.*; Saboungi, M.-L.*
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 11(17), p.7279 - 7284, 2020/09
被引用回数：16 パーセンタイル：77.33(Chemistry, Physical)"Water-in-salt" (WIS) and "water-in-bisalt" (WIBS) electrolytes have recently been developed for Li-ion batteries. We report Quasielastic Neutron Scattering (QENS) measurements on solutions of a WIS electrolyte at two concentrations, and a WIBS electrolyte at one concentration. The data were Fourier transformed to obtain experimental intermediate scattering functions (ISFs) and compared with corresponding quantities obtained from Molecular Dynamics (MD) simulations. Both QENS and MD ISFs could be fitted well by a single stretched exponential function to obtain apparent translational diffusion coefficients for the water molecules. The QENS values agree well with the MD simulations for the solutions of a WIS electrolyte at two concentrations, but MD simulations predict a slower relaxation of water compared to QENS for the WIBS electrolyte. Comparison of the incoherent and coherent scattering reveals much faster water dynamics compared with structural relaxation of the ionic framework.
/YFe
O
layers via longitudinal spin Seebeck effectLee, W.-Y.*; Park, N.-W.*; Kang, M.-S.*; Kim, G.-S.*; Jang, H. W.*; 齊藤 英治; Lee, S.-K.*
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 11(13), p.5338 - 5344, 2020/07
被引用回数：11 パーセンタイル：63.74(Chemistry, Physical)The voltage induced by the inverse spin Hall effect (ISHE) is affected by several factors, including the spin Hall angle of the normal metal (NM), the quality and magnetic properties of the ferromagnetic material (FM), and the interface conditions between the NM and FM bilayers in longitudinal spin Seebeck effect (LSSE) measurement. Specifically, the interface conditions in NM/FM systems via LSSE devices play a crucial role in determining the efficiency of spin current injection into the NM layer. In this letter, we report a new approach to controlling the efficiency of spin current injection into a Pt layer across a Pt/YFeO (YIG) interface by surface coverage of the intermediate layer. A continuous, large-area multilayer molybdenum dichalcogenide (MoS) thin film grown by chemical vapor deposition is inserted between the Pt and YIG layers in the LSSE configuration. We found that, when the large-area multilayer MoS film was present, the measured ISHE-induced voltage and theoretically calculated spin current in the Pt/MoS/YIG trilayer increased by 510% and 470%, respectively, compared to those of a Pt/YIG bilayer. The induced voltage and spin current were very sensitive to the surface conductance, which was affected by the surface coverage of the multilayer MoS films in the LSSE measurement. Furthermore, the theoretically calculated spin current and spin mixing conductance in the trilayer geometry are in qualitatively good agreement with the experimental observations. These measurements enable us to explain the effect of the interface conditions on the spin Seebeck effect in spin transport.
藤原 悟*; 松尾 龍人*; 杉本 泰伸*; 柴田 薫
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 10(23), p.7505 - 7509, 2019/12
被引用回数：4 パーセンタイル：21.85(Chemistry, Physical)無秩序なポリペプチド鎖のダイナミクスの特性評価は、本質的に無秩序状態なタンパク質およびフォールディングプロセスに関連する非ネイティブ状態下のタンパク質の挙動を解明するために必要である。本研究では、小角X線散乱測定データと動的光散乱測定データと組み合わせて準弾性中性子散乱測定データから、タンパク質のセグメント運動と分子全体の拡散および局所側鎖運動を評価する方法を独自に開発した。そしてこの方法を、非フォールディング状態およびメルトグロビュール(MG)状態のタンパク質RNase Aに適用し、セグメント運動から生じる拡散係数を評価し、非フォールディング状態とMG状態で異なる値をとることを明らかにした。またこの方法で得られた値は、蛍光現象を用いた別の測定技術を使用して得られた値と一致していることも確認できた。これらの研究成果は、この方法の、さまざまな無秩序状態でのタンパク質の挙動を特徴付ける実行可能性だけでなく、有用性も示している。
志賀 基之; Tuckerman, M. E.*
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 9(21), p.6207 - 6214, 2018/11
被引用回数：4 パーセンタイル：17.83(Chemistry, Physical)反応経路の予測は、理論・計算化学の最も重要な課題の一つである。本論文では、最急降下法と最緩上昇法の組み合わせを用いて、化学反応の自由エネルギーランドマーク、すなわち最小および鞍点を自動探索するための新手法を提案する。この手法を実証するため、ベンゾシクロブテンの開環反応や水溶液中のSN2反応への応用例を紹介する。
Avramov, P.; Fedorov, D. G.*; Sorokin, P. B.*; 境 誠司; 圓谷 志郎; 大伴 真名歩; 松本 吉弘; 楢本 洋*
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 3(15), p.2003 - 2008, 2012/08
被引用回数：36 パーセンタイル：79.49(Chemistry, Physical)The atomic and electronic structure of narrow zigzag nanoribbons with finite length, consisting of graphene terminated by fluorine on one side, hexagonal (
)-BN, and -SiC were studied with density functional theory. It is found that the asymmetry of nanoribbon edges causes a uniform curvature of the ribbons due to structural stress in the aromatic ring plane. Narrow graphene nanoribbons terminated with fluorine on one side demonstrate a considerable out-of-plane bend, suggesting that the nanoribbon is a fraction of a conical surface. It is shown that the intrinsic curvature of the narrow nanoribbons destroys the periodicity and results in a systematic cancellation of the dipole moment. The in- and out-of-plane curvature of thin arcs allows their closure in nanorings or cone fragments of giant diameter.
室屋 裕佐*; Lin, M.; De Waele, V.*; 籏野 嘉彦; 勝村 庸介; Mostafavi, M.*
Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 1(1), p.331 - 335, 2010/01
被引用回数：43 パーセンタイル：81.62(Chemistry, Physical)ピコ秒の時間分解能で実験可能な超臨界水のパルスラジオリシス実験システムを完成させいた。水和電子の挙動を近赤外領域で50ピコ秒から6ナノ秒の時間領域で測定した。超臨界水中の水和電子は密度に依存して500ピコ秒より短い時間で減衰する。この減衰は水和電子とHOとの反応が支配的である。
