発表者
伊藤 剛志(宮坂研)

指導教官
長澤 裕

Title
Solute Rotation and Solvation Dynamics in a Room-temperature Ionic Liquid
Abstract

Ionic liquids (ILs) are molten organic salts near room temperature. Attention has been paid to these liquids because they can be substitutes for organic solvents. The solvation dynamics in ILs is beginning to be investigated recently.
In this paper, measurement of time-resolved emission spectra was carried out for a probe molecule that can be polarized by light irradiation in a IL, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (bmimPF6). Solute rotation and solvation dynamics in bmimPF6 are measured and compared with those in organic solvents, and discussed. As a result, rotational diffusion in bmimPF6 was similar to that in vicous aprotic polar solvents. It was also shown that solvation in bmimPF6 occured on two distinct time scales, < 5 ps and 〜1 ns. The rapid process occurring at <5 ps was considered to be caused by short-distance translational diffusion of ions. The slow process occurring at 〜1 ns is due to large-scale rearrangement of solvation structure involving rotation of the solvent molecules

概要

  イオン液体とは有機塩でありながら常温付近で液体のものを指す。この液体は種々の有機溶媒に代わる新しい溶媒として注目されており、イオン液体中での溶媒和のダイナミクスが研究され始めている。
 この論文では、光誘起により分極するプローブ分子を用いてイオン液体1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (bmimPF6)中での時間分解蛍光スペクトルを測定し、回転緩和過程と溶媒和ダイナミクスについて測定を行い、有機溶媒などと比較、検討している。その結果、回転緩和に関しては高粘度の非プロトン性極性溶媒と同じような挙動をすることが示された。溶媒和ダイナミクスに関しては、5 ps以下と1 ns程度という2つの異なる時間スケールで起こっていることが示され、そのうち5 ps以下の速い過程はイオンの短距離並進拡散によるものと考えられる。また遅い1 ns程度の過程は溶媒分子の回転などを伴う大規模な溶媒和構造の変化によるものと考えられる。

Reference

J. A. Ingram, R.S. Moog, N. Ito, R. Biswas, and M. Maroncelli* J. Phys. Chem. B 2003, 107, 5926-5932.