理系にゅーす

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イオン

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1: 2014/08/31(日) 10:02:15.88 ID:???.net
固体有機材料のブレークスルーとなる新物質ができた。水素結合ダイナミクスで電気伝導性と磁性を同時に切り替えることができる純有機物質の開発に、東京大学物性研究所の上田顕(うえだあきら)助教、森初果(もりはつみ)教授らが初めて成功した。この物性切り替えが、熱による水素結合部の重水素移動と電子移動の相関に基づく新しいスイッチング現象であることを解明した。

水素結合を基にした新しい低分子系純有機スイッチング素子や薄膜デバイスの開発につながる発見として期待される。(中略)
8月15日付の米化学会誌「Journal of the American Chemical Society」オンライン版に発表した。
同誌の“ Spotlights(注目論文)”に選ばれている。

水素原子を介する結合は物質を構成する最も重要な化学結合のひとつである。水やタンパク質などの生体物質に存在し、生命や生活にとって不可欠な役割を果たしている。この水素結合で分子やイオンをうまく連結させると、その物性を制御したり、ある温度で切り替えたりすることが理論的に可能となる。
しかし、水素結合を用いた切り替えの成功例はこれまで、誘電性などごく一部に限られていた。

研究グループは、Cat-EDT-TTFと呼ばれる2個の有機分子が [O...D...O] 型の重水素を介した水素結合で連結された新物質を作った。この物質はユニット構造のみから構成され、金属や無機物を含んでいない。
電気抵抗率を室温から温度を下げながら測定したところ、マイナス88度(絶対温度185度)付近で急激に上昇し、半導体から絶縁体に変化した。同様に磁化率もやはりマイナス88度付近で急激に変化し、非磁性状態に変わった。

低温の側から加熱した場合には、逆の変化がマイナス88度付近で見られ、この温度で電気伝導性と磁性が同時に切り替わっていることを確かめた。一方で、この物質の水素結合部の重水素(D)が水素(H)である類似物質では、スイッチング現象は全く起きなかった。

続きはソースで

http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/2014/08/20140828_01.html

電気伝導性と磁性が切り替わる純有機物質の開発 ―重水素移動が握る物性変換の鍵―
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/issp_wms/DATA/OPTION/release20140826.pdf

Hydrogen-Bond-Dynamics-Based Switching of Conductivity and Magnetism: A Phase Transition
Caused by Deuterium and Electron Transfer in a Hydrogen-Bonded Purely Organic Conductor Crystal
Akira Ueda et al., J. Am. Chem. Soc. (2014) DOI: 10.1021/ja507132m
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja507132m

引用元: 【化学】水素結合の変化で電導性と磁性が同時に切り替わる有機物を開発

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1: 2014/08/07(木) 19:40:30.82 ID:???0.net
 日本大学理工学研究所の露木尚光上席研究員らは、ストロンチウムを半日で90%以上回収する技術を開発した。独自開発した高濃度のケイ酸含有溶液を用いた。使用後は安定的な沈殿物となり、管理処分しやすい。東京電力福島第一原子力発電所の事故によって発生、土壌中に沈着した放射性ストロンチウムを回収する手法として提案する。

独自開発したケイ酸溶液により、ストロンチウムを沈殿・固化した(日大提供)
 研究グループは、ガラス原料などに使うケイ酸塩の高濃度溶液を調整し、イオン交換膜を用いた特殊な手法によってケイ酸塩から陽イオンを除去。次に水溶液にストロンチウムやコバルトなど電子を2個放出した状態の陽イオンを持つ物質を入れた。

溶液中のケイ酸の陰イオンと反応し、沈殿物を形成する。最後にカルシウムを入れると、セメントと同様に結晶水として水も取り込んだ安定的で強固な沈殿物となる。

 非放射性の塩化ストロンチウムをこの溶液に入れて実験したところ、30分で約60%が吸着。
12時間後には90%以上が吸着した。時間をかければほぼ100%の回収も可能。また、コバルトやニッケルであれば30分でほぼ100%吸着した。沈殿物は水で洗浄してもストロンチウムなどが溶出しない。

掲載日 2014年08月07日 http://www.nikkan.co.jp/news/nkx0720140807aaaq.html
記事の続きや他の記事は、有料電子版でご覧いただけます。

引用元: 【技術】 日大、ストロンチウムを半日で90%以上回収-独自開発のケイ酸含有溶液を使用 [日刊工業新聞]

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1: 2014/07/18(金) 18:35:48.82 ID:???.net
■東大 容量がリチウムイオン電池の7倍!? 酸化物イオンを使う新原理の二次電池

 東京大学大学院工学研究科教授の水野哲孝氏のグループと日本触媒は、現行のリチウムイオン電池の7倍に達するエネルギー密度を可能とする、新原理の二次電池の動作を実証したと発表した。この新原理の二次電池は、正極中における酸化物イオンと過酸化物イオンの酸化還元反応を利用する。

 東京大学大学院工学研究科は2014年7月14日、現行のリチウムイオン電池の7倍に達するエネルギー密度を可能とする、新原理の二次電池の動作を実証したと発表した。同研究科応用化学専攻教授の水野哲孝氏のグループと日本触媒が共同で研究した成果となる。満充電からの走行距離の短さが最大の課題になっている電気自動車向け次世代二次電池としての実用化が期待できるという。

 現行のリチウムイオン電池は、正極材料として用いるリチウムの遷移金属(コバルトやマンガンなど)酸化物の酸化還元反応によってリチウムイオンが出入りすることで充電や放電を行っている。しかし、この酸化還元反応で重要な役割を果たす遷移金属は原子量が大きい。このため、重量当たりのエネルギー密度には理論的な限界がある。

 一方、次世代二次電池として基礎研究が進められているリチウム空気電池の場合、正極材料は空気中の酸素を使う。

このため重量当たりのエネルギー密度は極めて高く、究極の二次電池ともいわれている。しかし放電反応時に発生する過酸化リチウムなどによる正極の閉塞や、酸素を取り入れるための開放構造に由来する水分や二酸化炭素の混入による電極や電解液の劣化など、解決すべき課題は山積している。

 これらに対して、今回発表された新原理の二次電池システムは、正極反応として固体内の酸化物イオン(O2-)と過酸化物イオン(O22-)の間の酸化還元反応を用いる点で異なる。

続きはソースで


http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1407/18/news062.html
http://monoist.atmarkit.co.jp/ MONOist(モノイスト (2014年07月18日 11時20分 更新)配信
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1403379058/129 依頼

引用元: 【材料技術】東大 容量がリチウムイオン電池の7倍!? 酸化物イオンを使う新原理の二次電池

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1: 2014/07/17(木) 23:31:31.10 ID:???.net

コロラド大学ボルダー校らの研究によると、宇宙にあるはずの光の80%が行方不明になっているという。
研究リーダーの Juna Kollmeier 氏は「私たちは大きな明るい部屋にいるのに、あたりを見回しても40ワットの電球1個しか見つからない状態」と新しい研究結果について説明している。

研究チームは、銀河間空間に存在している希薄な水素について分析した。
高エネルギーの紫外光が水素原子に当たると、水素は電気的に中性な原子から荷電イオンに変わる。
分析の結果、宇宙に存在する既知の紫外光(主にクエーサーを光源とする)では説明がつかない、大量の水素イオンが発見された。驚くべきことに、予想値とのズレは400%もあった。

奇妙なことに、このミスマッチは、比較的よく研究されている近くの宇宙だけで現れる。
望遠鏡の焦点を数十億光年先の銀河に合わせると、すべてのつじつまが合っているように見える。
水素のイオン化に必要な光の量の計算が初期宇宙では合うのに、近くの宇宙では合わなくなるという事実は、科学者たちを悩ませた。

このミスマッチは、スーパーコンピュータによる銀河間ガスのシミュレーションを、最新の観測データの分析結果と比較したことで顕在化した。
観測データは、ハッブル宇宙望遠鏡に搭載された宇宙起源分光器(Cosmic Origins Spectrograph)による。

「シミュレーションと観測データは、初期宇宙では、きれいに一致している。近くの宇宙では、過剰な光が実際そこにあると仮定するならば、シミュレーションと観測データはきれいに一致する。シミュレーションが現実を反映していない可能性もあるが、それ自体驚くべき事実といえる。銀河間水素は我々がもっとも良く理解していると考えている宇宙の構成要素だからだ」と研究チームの Benjamin Oppenheimer 氏は話す。

電気的に中性な水素を水素イオンに変えるだけのエネルギーを持った光はイオン化フォトンと呼ばれる。
イオン化フォトンの既知の光源は、クエーサーと若い高温の星の2つしかない。
観測データから、若い星を光源とするイオン化フォトンは、ほとんどがホスト銀河のガスに吸収されることが示唆されている。このため若い星由来のイオン化フォトンが銀河間水素に影響することはないと考えられる。
しかし、研究チームが測定した量の水素イオンを生成するのに必要な光量を生み出すには、既知のクエーサーの個数では少なすぎる。Oppenheimer 氏によると、必要な光源の個数の1/5程度しかないという。
つまり、80%のイオン化フォトンは、どこにあるのか分からない状態ということになる。

これらの不明なイオン化フォトンの光源はどこにあるのか? 何らかの未知の光源が存在している可能性もある。
例えば、ダークマターが崩壊することによって、最終的にこれらの過剰な光の原因になっているのかも知れない。

コロラド大学ボルダー校のプレスリリース:
CU-Boulder instrument onboard Hubble reveals the universe is ‘missing’ light
http://www.colorado.edu/news/releases/2014/07/09/cu-boulder-instrument-onboard-hubble-reveals-universe-%E2%98missing%E2%99-light

論文:The Photon Underproduction Crisis
Juna A. Kollmeier et al. 2014 ApJ 789 L32. doi:10.1088/2041-8205/789/2/L32
http://iopscience.iop.org/2041-8205/789/2/L32/


引用元: 【天文】宇宙にあるはずの光の80%が行方不明


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1: 2014/07/14(月) 19:09:17.29 ID:???0.net

 京都大学は7月11日、既存のリチウムイオン電池からの置き換えが可能な高エネルギー密度を有するマグネシウム金属2次電池を開発したと発表した。
http://news.mynavi.jp/news/2014/07/14/355/images/001l.jpg
 同成果は、同大大学院 人間・環境学研究科の内本喜晴教授、折笠有基助教、同大大学院 工学研究科の陰山洋教授、白眉センターのタッセル・セドリック特定助教らによるもの。高輝度光科学研究センター(Spring-8)と共同で行われた。
詳細は、オンライン科学雑誌「Scientific Reports」に掲載された。

 マグネシウム2次電池は高い理論容量密度を持ち、資源量が豊富で、安全性が高いという利点から、リチウムイオン電池を超える2次電池として実用化が期待されている。しかし、2価のマグネシウムイオンは1価のリチウムイオンと比較して、相互作用が強く、固相内で拡散しにくく、電極反応が極端に遅いことが問題だった。
また、マグネシウム金属を繰り返し溶解析出することが可能な、安定かつ安全に充電・放電を行うためのマグネシウム電解液が見つかっていない。つまり、マグネシウム2次電池の創製には、正極・電解液それぞれの問題点を解決する必要があった。

 今回の研究では、正極材料の結晶構造を精密に制御することにより、マグネシウムイオンの拡散パスを確保したMgFeSiO4正極材料を開発した。

続きはソースで

http://news.mynavi.jp/news/2014/07/14/355/


引用元: 【科学】京大、高エネルギー密度を有するマグネシウム金属2次電池を開発


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~~引用ここから~~

1: 白夜φ ★@\(^o^)/ 2014/04/22(火) 09:31:52.49 ID:???.net

▼ここから引用----------------

2014年4月17日
独立行政法人理化学研究所

19世紀以来の謎、ホフマイスター効果の新しいメカニズムを提案
-界面の水構造に及ぼす対イオンの効果を実験的に解明-

ポイント
・独自に開発した最先端の分光計測法により界面の水構造を直接観察
・陽イオンのホフマイスター系列は界面の水の水素結合強度の序列と一致
・陽イオンと陰イオンではホフマイスター系列発現メカニズムが異なる

要旨
理化学研究所(理研、野依良治理事長)は、独自に開発した表面・界面に存在する分子を選択的に計測できる最先端の分光計測法を用いて、
広い分野で重要とされているホフマイスター系列[1]の発現メカニズムについてモデル界面を用いて調べました。
その結果、陽イオンのホフマイスター系列と陰イオンのホフマイスター系列の発現メカニズムが異なる可能性を示唆しました。
これは、理研田原分子分光研究室の二本柳聡史研究員と山口祥一専任研究員、田原太平主任研究員らの研究グループによる成果です。

----------------引用ここまで▲

▽記事引用元 理化学研究所 2014年4月17日配信記事
http://www.riken.jp/pr/press/2014/20140417_1/
60秒でわかるプレスリリース
http://www.riken.jp/pr/press/2014/20140417_1/digest/

▽関連リンク
Journal of the American Chemical Society
J. Am. Chem. Soc., Article ASAP
DOI: 10.1021/ja412952y
Publication Date (Web): April 17, 2014
Counterion Effect on Interfacial Water at Charged Interfaces and Its Relevance to the Hofmeister Series
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja412952y
~~引用ここまで~~


引用元: 【物理化学】19世紀以来の謎、ホフマイスター効果の新しいメカニズムを提案 界面の水構造に及ぼす対イオンの効果を実験的に解明/理研


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