Observation of the formation process of spherical colloidal clusters.

球形胶体团簇形成过程的观察。

• 批准号: 22KJ2807
• 负责人: 大貫 良輔
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2807/
• 关键词: 球状コロイドクラスター; 構造色; 形成過程; コロイド結晶; 正二十面体; 十面体; 光学材料; フォトニック結晶

2022年度の研究実施計画に基づき、蒸発過程における球状コロイドクラスターの結晶化の様子の直接観察を行った。そのために、倒立顕微鏡を用いて、3つの照明条件下で観察するシステムを構築した。明視野照明下では液滴からの反射の様子を観察することができ、結晶化のタイミングや結晶構造を判断することができる。例えば、液滴の中心に小さな反射スポットが現れるのはオニオン構造であり、三角形の反射形状は正二十面体構造の特徴である。暗視野照明下の観察は、明視野照明下では拾うことができなかった斜め方向の反射を観察するために実施した。蒸発過程中の液滴の一連の観察より、始めに液滴の界面から結晶化し、オニオン構造の特徴である反射スポットが観察された。その数分後に、今度は内部から結晶化が起こり、正二十面体、十面体、FCC単結晶構造のいずれかの反射パターンに切り替わることが分かった。すなわち、内部の結晶化において正二十面体や十面体、FCC単結晶構造を分岐させていることが示唆される。また、透過照明下での観察では液滴の収縮速度を解析できるため、結晶化が生じる粒子の体積充填率を計算できる。その結果、0.45から0.50付近の充填率において結晶化が生じることが分かった。以上のように、目的の一つであった球状コロイドクラスターの形成過程を観察する光学系の準備は整っており、少しずつ観察および解釈が進んでいる。また、形成過程の直接観察における構造を把握するうえで重要となる各構造の光学特性についても研究を行った。特にこれまで明らかにされていない十面体構造の光学特性について詳細に調査した。十面体構造のクラスターは雫状や半月状の反射パターンがクラスターの向きに依存して観察され、結晶ドメインの境界部分でより長波長の光を反射する。この境界部の反射はHCP構造からの反射であることを実験的および理論的に見出した。

In the year 2022, the research program was carried out, and the process of steaming was carried out. The results showed that the crystal structure was used to monitor the operation directly. Under the condition of light, handstand, microphone, and lighting, it is necessary to observe and observe the noise. Under the bright field lighting, the droplets and reflectors were observed and crystallized to determine the temperature. For example, the center of the droplet is small, the reflection is small, and the center of the droplet is small. In the dark field light, under the light of the field light, under the light of the field light, the reflection in the oblique direction is reflected in the direction of oblique light. In the process of steaming, the droplets are inspected, the interface of the droplets is crystallized, and the special reflection is made. After fractionation, the crystallization of the internal temperature, icosahedron, decahedron, and FCC, is used to analyze the reflection spectrum. The bifurcation is caused by the crystallization of the icosahedron, the decahedron of the icosahedron and the crystallization of the FCC. Through the illumination, the droplet velocity was observed, the temperature was analyzed, and the bulk filling rate of raw particles was calculated. The results showed that the filling rate was 0.45 to 0.50 and the filling rate was 0.45 to 0.50. The results showed that the filling rate was close to the filling rate. In order to improve the performance of the Department of Optics, the Department of Optics is preparing to improve the performance of the system. It is necessary to directly monitor the process and grasp the importance of the optical properties of the optical properties. Special attention is paid to the optical properties of decahedron. The decahedron makes a semilunar reflection band, a half-moon reflection band, a decahedron, a half-moon, a long-wavelength phosphor. In the realm, the reflection HCP makes the reflection theory of the reflection theory.

项目成果

正二十面体の対称性を持つ球状コロイドクラスターの光学特性と構造モデル

二十面体对称球形胶体团簇的光学性质和结构模型

• 发表时间: 2023
• 作者: 大貫良輔;竹岡敬和;吉岡伸也
• 通讯作者: 吉岡伸也

球状コロイドクラスターにおける結晶化の直接観察

直接观察球形胶体簇的结晶

• 发表时间: 2022
• 作者: 大貫良輔;竹岡敬和;吉岡伸也
• 通讯作者: 吉岡伸也

構造色を利用した球状コロイドクラスターにおける形成過程の観察

利用结构色观察球形胶体簇的形成过程

• 发表时间: 2022
• 作者: 大貫良輔;竹岡敬和;吉岡伸也
• 通讯作者: 吉岡伸也

Reflection Properties of Large Spherical Colloidal Clusters with Icosahedral Structure

二十面体结构大球形胶体团簇的反射特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryosuke Ohnuki;Yukikazu Takeoka;Shinya Yoshioka
• 通讯作者: Shinya Yoshioka

Structural model of a large spherical colloidal cluster with icosahedral symmetry

具有二十面体对称性的大球形胶体团簇的结构模型

• 发表时间: 2023
• 作者: 大貫良輔;竹岡敬和;吉岡伸也
• 通讯作者: 吉岡伸也