山田啓文 工学研究科教授、小林圭 同准教授、梅田健一 同研究員（現・金沢大学特任助教）、湊丈俊 産官学連携本部特定准教授らの研究グループは、液中環境下で動作する原子間力顕微鏡（AFM）を用いた３次元フォースマッピング法により、炭酸カルシウム結晶の表面において、分子レベルでの水和構造の直接可視化に成功し、カルシウムイオン上の水分子の流動性が局所的に低くなる（粘性が局所的に高くなる）ことを世界で初めて実験的に見いだしました。
本研究により、固体と液体の界面に存在する水和殻（界面水）および水和殻内の水分子の流動性（あるいは粘性）を直接可視化する新たな手法が確立されました。
本研究成果は、今後、固液界面における物理・化学現象を利用する種々のセンサー、ナノ粒子や分子標的治療薬の開発への応用などが期待され、さらには、二酸化炭素の鉱物固定化やバイオミネラリゼーション（生物による鉱物形成）の素過程の理解に対しても寄与することが考えられます。
本研究成果は、2019年3月21日に、国際学術誌「Physical Review Letters」に掲載されました。
図：（左）固液界面の３次元水和構造、（右）および水分子粘性マップ
詳しい研究内容について
書誌情報
【DOI】 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.116001
【KURENAIアクセスURL】 http://hdl.handle.net/2433/241390
Kenichi Umeda, Kei Kobayashi, Taketoshi Minato, and Hirofumi Yamada (2019). Atomic-Level Viscosity Distribution in the Hydration Layer. Physical Review Letters, 122(11):116001.
