2つの異なる複雑流体系における内部秩序間の競合と動的結合

两种不同复杂流体系统内序之间的竞争与动态耦合

• 批准号: 09750072
• 负责人: 山本 潤
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750072/
• 关键词: 複雑流体; 光散乱; コロイド粒子; 粒子間相互作用; 協同運動; リオトロピック液晶; 膜間距離; 波打ち揺らぎ; 液晶; リオトロピック; 揺らぎ; 動的結合; ブラウン運動; ラテックス; ブラック散乱; 内部自由度

究極的な高機能性を有し、複雑な構造を持つ生体組織ですら、実は天文学的な数の分子の集合体であり、あたかも意志を持つかの如く、振る舞うこれらの多数の分子の協同運動は、単純な物理法則に基づいて決定されていることは疑う余地がない。液晶・ガラス・ゲルといった多くの内部自由度を有するこれらの物質群を総称して、“複雑流体"と呼んでいる。本研究では、異なる2つの複雑流体系を混合し、2つの異質な内部秩序が競合して存在するために起こる、内部構造間の相互作用を研究することを目的とする。本研究では、リオトロピック液晶とコロイド粒子の混合系を用いて、コロイド粒子のブラウン運動が、液晶秩序に及ぼす効果と、逆に液晶秩序に誘起される見かけの粒子間相互作用について新しい秩序の発見や、揺らぎのモード間の動的相互作用の発見とそのメカニズムの探求を行うことを目的とする。第1年目は、まず時分割ブラッグ光散乱と誘電率を同時に測定できるシステムを開発し、主に[膜間距離>ラテックス粒径]の系を研究した。この装置を用いて、(1)電場が無い場合に、層状構造とラテックス粒子の濃度・粒径依存性を測定した。これより等方的な粒子の熱的なブラウン運動が層状構造に及ぼす効果を明らかにした。(2)次に、交流電場を印加することにより、電場効果の周波数・強度依存性から、層状構造の揺らぎの特徴的時間・特徴的波長を見積もることに成功した。第2年目は、主に[膜間距離<ラテックス粒径]の試料を用いて、見かけの粒子間長距離引力の研究を行った。(1)粒子分散状態及び液晶相転移に関する複合型の相図の作製を行った。実空間・波数空間の相補的な測定法を同時に用いることにより、広帯域な空間分解能を持つ観測を行った。(2)コロイド粒子の安定性を議論したDLVO理論に、得られた上記粒子間引力の距離依存性の表式を用いて、平衡状態における理論的相図の作製し、実験結果と比較した。

即使是具有最终高功能和复杂结构的活组织实际上也是分子的天文集合，毫无疑问，这些众多分子的合作运动就像它们具有遗嘱一样，是基于简单的物理学定律确定的。这些具有许多内部自由度的材料，例如液晶，玻璃和凝胶，被共同称为“复杂的流体”。这项研究旨在混合两个不同的复杂流体系统，并研究由于存在两个异质内部秩序而导致的内部结构之间发生的相互作用。这项研究旨在发现胶体颗粒对液晶级的布朗运动的影响，相反，使用混合系统的混合系统的混合系统，液晶模式与该机制的机制之间的动态相互作用发现了明显的颗粒间相互作用，并发现了动态相互作用。在第一年，我们首先开发了一个系统，该系统可以同时测量时间共享的bragg光散射和介电常数，并主要研究具有[膜间距离>乳胶粒径]的系统。使用此设备，（1）在没有电场的情况下测量了分层结构和乳胶颗粒的浓度和粒径的依赖性。这揭示了各向同性布朗运动对分层结构的影响。 （2）接下来，通过应用AC电场，我们能够根据电场效应的频率和强度依赖性来估计分层结构中波动的特征时间和特征波长。在第二年，我们研究了粒子之间明显的长距离吸引力，主要使用具有膜间距离<乳胶粒径的样品]。 （1）制备了颗粒分散状态和液晶相变的复合相图。通过同时使用互补的测量方法对真实和波数空间，进行了宽波段空间分辨率的观测。 （2）讨论了胶体颗粒的稳定性的DLVO理论，用于使用颗粒之间的吸引力的上述距离依赖性在平衡态中创建理论相图，并与实验结果相比。

项目成果

E.M.Trentjev,M.Warner,R.B.Meyer and Jun Yamamoto: "Electro-Mechanical Fredericks Effect in Nematic Gels" Phyiscal Review E. (In press). (1999)

E.M.Trentjev、M.Warner、R.B.Meyer 和 Jun Yamamoto：“向列凝胶中的机电 Fredericks 效应”Phyiscal Review E.（正在印刷中）。

Jun Yamamoto・Hajime Tanaka: "Shear-induced Sponge-to-Lamellar Transition in a Hyper-Swollen Lyotropic System" Physical Review Letters. 77. 4390-4393 (1997)

Jun Yamamoto/Hajime Tanaka：“超膨胀溶致系统中剪切诱导的海绵到层状转变”物理评论快报 77. 4390-4393 (1997)

山本 潤、田中 肇: "流れによるセッケン2分子膜構造の秩序化" 応用物理. 66. 1079-1083 (1997)

Jun Yamamoto、Hajime Tanaka：“通过流动对肥皂双层膜的结构进行排序”应用物理 66. 1079-1083 (1997)。

山本 潤・田中 肇: "流れによるセッケン2分子膜構造の秩序化" 応用物理. 60・10. 1079-1083 (1997)

Jun Yamamoto 和 Hajime Tanaka：“通过流动对肥皂双层膜的结构进行排序”应用物理学 60・10（1997）。