帯電粒子のなだれ型界面移動とシグナル増幅への応用

带电粒子雪崩型界面运动及其在信号放大中的应用

• 批准号: 11167246
• 负责人: 垣内 隆
• 金额: $ 2.82万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11167246/
• 关键词: 液液界面; 電気化学的不安定性; 電気化学的安定性; エマルション; 界面活性イオン; アルキルスルフォン酸; 自発的にエマルション生成; なだれ型融合; なだれ型移動; イオン移動; AOT; スパイク; マラゴニ効果; W; Oエマルション

1)帯電した液液界面の電気化学的不安定性エマルション粒子の油水界面へのなだれ的融合を調べるための実験系としてAerosol-OT(AOT,dioctyl sodium sulphosuccinate)を用い、分極性界面近傍に形成されるエマルションの生成メカニズムと、融合条件を検討してきた。その過程で、エマルションが自発的に形成されるメカニズムが未解明であることがわかったので、この点を詳しく検討した。その結果、帯電した液液界面の安定性に関する一般的基準を明確にすることが出来た。これは、本研究の目的のみならず、界面化学一般に重要な新概念であり、液膜の非線形振動現象など、本特定研究の他の研究分野にも新しい考え方を提案するものである。【電気化学的不安定性の理論】液液二相界面におけるイオン性界面活性剤など界面活性なイオンの吸着は、二相間の界面電位差Eに強く依存する。吸着の電位依存性に対する熱力学的考察により、そのイオンの標準イオン移動電位を中心としたある特定の電位領域で最大となり、その外側では吸着は起こらないことを示すことができる。それに対応して、吸着が生じる電位領域では界面張力γが低下する。一方、γは界面の両側にできる電気二重層のために界面活性剤の吸着がない場合でも、電気毛管極大を頂点としてEに応じて放物線状(-coshx状)に変化する。これらの二つの寄与が加算的であると考えて界面活性なイオンが存在する場合のγ vs.E曲線(電気毛管曲線)を求めた。電気毛管曲線は界面活性イオンの標準イオン移動電位付近で凹状になり、γのEについての2次微分はくぼみの底付近を中心として正になる。これは、界面の微分容量が負になることを意味する。電気容量が負になると系は本質的に不安定になりγが大きく正でも、自発的にエマルションが生じる。この不安定性は、γが有意に正の値を持つときでも生じるので、電気乳化とは違った、これまでには知られていない新しい不安定性である。その基準は、(d^2γ/dE^2)_<γ,ρ,μ>>0実際には、不安定になるか否か、つまり電気毛管曲線の曲率が正になるか否かは、界面活性イオンの標準イオン移動電位とその吸着がないときの電気毛管極大電位(ゼロ電荷電位)との相対的な位置にも依存する。この不安定電位窓の存在を、一連のアルキルスルフォン酸のイオン移動ボルタンメトリーなどにより証明した。不安定性の例を下図に示す。ある特定の電位範囲でのみ界面が不安定になり、再現性良くカオス的な挙動を示す。AOT存在下での自発エマルション生成は、この理論で説明できる。また、液膜の振動現象の根拠を与える。2)ガラスキャピラリー電極を用いた微視的なだれ型融合の検出これまでに数百μm程度の巨視的なエマルションのなだれ型融合を報告してきた^<1.2)>。これにくわえて、より小さなエマルションの液液界面への融合過程が存在することを、先端径が10〜100μmガラスキャピラリーの先端に作った液液界面を用いて実験的に示した。この場合も、融合はなだれ型で生じているようである。

1) Electrochemical instability of electro-liquid interface and fusion of particles and oil-water interface. The system of Aerosol-OT(AOT,dioctyl sodium sulphosuccinate) is used to investigate the formation of electro-chemical instability and fusion conditions near polar interface. The process of self-discovery is discussed in detail. The results of this study indicate that the general criteria for the stability of the liquid-liquid interface are clear. This paper discusses the new concepts of interface chemistry, nonlinear vibration phenomena of liquid films, and the new approaches to other research fields in this specific study. [Theory of Electrochemical Instability] Liquid-liquid two-phase interface is strongly dependent on interfacial activity, adsorption, and interfacial potential difference E. A thermodynamic study of adsorption potential dependence shows that the adsorption potential is at its maximum in a specific region. The interfacial tension γ decreases in the potential field due to adsorption. On the side of the interface, the electric double layer and the adsorption of the interfacial active agent change in the linear (-coshx) shape of the emission when the electric capillary is maximum. The γ vs. E curve (electric capillary curve) is obtained when the interfacial activity exists. Electric capillary curve interface activity, standard, moving potential, concave, gamma, E, second derivative, bottom, center, positive. The differential capacity of the interface is negative. The electric capacity is negative, it is unstable, it is positive, it is spontaneous. This instability, γ, is intentionally positive, and is caused by electrical emulsification, and is known to be unstable. The reference,(d^2γ/dE^2)_<γ,ρ,μ>>0, is unstable, the curvature of the capillary curve is positive, the interfacial activity is standard, the shift potential is adsorption, the maximum potential of the capillary (charge potential) is adsorption, and the relative position is dependent. The existence of this unstable potential is proved by the continuous movement of the unstable potential. Examples of instability are shown below. The interface is unstable in certain potential range, and the repeatability is good. The theory of self-development in the presence of AOT The root cause of vibration phenomenon of liquid film is and. 2) Sub-type fusion of Weishi app for micro-vision and macro-vision is reported in the paper. The fusion process of liquid-liquid interface in this paper is shown in the following way: the tip diameter is 10 ~ 100 μ m; the tip diameter is 10 ~ 100μm; the liquid-liquid interface in this paper is shown in the following way: In this case, the fusion is divided into two types.

项目成果

Young-Tae Kong and Takashi Kakiuchi: "Electrochemical Determination of the Lipophilicity Scale of Arenediazonium Ions Based on the Ion Transfer Across the Liquid|Liquid Interface"E. Electroanal. Chem.. (in press).

Young-Tae Kong 和 Takashi Kakiuchi：“基于跨液|液界面的离子转移电化学测定芳烃重氮离子的亲脂性规模”E。

Takashi Kakiuchi: "Adsorption at polarized liquid-liquid interfaces, in A.G.Volkov ed.,"Liquid Interfaces in Chemical, Biological, and Pharmaceutical Applications"Marcel Dekker. 17 (2001)

Takashi Kakiuchi：“极化液-液界面的吸附，A.G.Volkov 编辑，“化学、生物和制药应用中的液体界面”Marcel Dekker. 17 (2001)

Takashi Kakiuchi and Yoshikazu Teranishi: "A.c. voltammetric evidence for the transient adsorption of asymmetric ions in the transfer across the nitrobenzene | water interface"Electrochem.Commun.. (In press).

Takashi Kakiuchi 和 Yoshikazu Teranishi：“在硝基苯 | 水界面转移过程中不对称离子瞬时吸附的交流伏安证据”Electrochem.Commun.（正在出版）。

Takashi Kakiuchi: "Avalanche transfer of charged particles across the electrochemical liquid-liquid interface"Electrochemical Commun.. (in press.).

Takashi Kakiuchi：“带电粒子在电化学液-液界面上的雪崩转移”《电化学通讯》（正在出版）。

Masatoshi Nakagawa,Natsuyuki Sezaki and Takashi Kakiuchi: "Fusion of emulsion particles to the polarized 1,2-dichloroethane | water interface"J.Electroanal.Chem.. (In press).

Masatoshi Nakakawa、Natsuyuki Sezaki 和 Takashi Kakiuchi：“乳液颗粒与极化 1,2-二氯乙烷 | 水界面的融合”J.Electroanal.Chem..（印刷中）。