Investigation of rheological properties of hetero-colloidal suspensions toward the prediction of transport phenomena in soil and water environments

研究异质胶体悬浮液的流变特性以预测土壤和水环境中的传输现象

• 批准号: 17J00332
• 负责人: 山口 敦史
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J00332/
• 关键词: 吸着; 粒子間相互作用; ナノ粒子; タンパク質; コロイド; 不均一な表面; 物質移動; レオロジー; 降伏値

本研究は，農村工学的な物質輸送の予測・制御技術の高度化に資するため，異符号に帯電した無機・有機コロイドからなる混合懸濁液のレオロジー特性を，粒子間相互作用の観点から明らかにすることを目的としている．この目的を達成すべく，モデル系としてシリカ粒子とリゾチームを用いて研究を行っている．その過程で，リゾチームの最大吸着量がシリカ粒子間の相互作用を理解するための重要なカギであるとの着想を得た．そこで，令和元年度には，リゾチームを含むナノサイズを持つ粒子の最大吸着量を支配する要因について研究を行った．主な成果は以下の通りである．既往研究において，ポリアミドアミンデンドリマー（PAMAM）の最大吸着量を既存の理論モデルが過小評価することが指摘されており，この原因として，吸着に伴うPAMAMの変形が理論モデルでは表現されていないことが推測された．そこで，帯電した基板上に存在する変形前後のPAMAM間の相互作用を有限要素法を用いて計算することで，変形の影響を調べた．その結果，変形後を仮定した半球状粒子間の静電反発ポテンシャルが，変形前を仮定した球状粒子間の静電反発ポテンシャルに比べて小さいことが見出された．このことから，PAMAMは吸着に伴って変形することで互いに近づいて吸着できるようになり，最大吸着量が増加するものと結論付けた．昨年度までの研究から，リゾチームのシリカ表面への吸着において，吸着したリゾチームが表面拡散することが最大吸着量を決める要因の一つとして考えられた．そこで，水晶振動子マイクロバランスを用いて吸着量の時間変化を測定した．ここでは，吸着が進行しリゾチームの吸着速度が著しく減少した後も，共振周波数の緩やかな減少が観察された．このことは，シリカ表面がリゾチームにある程度覆われた後も，表面拡散によって空いた表面が作られ，そこに新たなリゾチームが吸着することを示唆している．

This study は, rural technology な material conveying の to measure, suppression technology の に empirically endowment す る た め, vision symbol に 帯 electric し た inorganic, organic コ ロ イ ド か ら な る mixed suspension の レ オ ロ ジ を ー properties, particle interaction between の 観 point か ら Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. こ の purpose を reach す べ く, モ デ ル department と し て シ リ カ particle と リ ゾ チ ー ム を with い を line っ て research て い る. で そ の process, リ ゾ チ ー ム の maximum sorption が シ リ カ の interaction between particles を understand す る た め の important な カ ギ で あ る と think の を た. そ こ で, make the RMB and annual に は, リ ゾ チ ー ム を containing む ナ ノ サ イ ズ を hold つ particle の maximum sorption を dominate す る by に つ い を line っ て research た. The main な results な are followed by である である. Previous studies に お い て, ポ リ ア ミ ド ア ミ ン デ ン ド リ マ ー (PAMAM) is the measure of the sorption の を existing の theory モ デ ル が too small review 価 す る こ と が blame さ れ て お り, こ の reason と し て, sorption に with う PAMAM の - shaped が theory モ デ ル で は performance さ れ て い な い こ と が speculation さ れ た. そ こ で, 帯 し た substrate に exist す る - shape before and after の の interaction between PAMAM を を finite element method with い て computing す る こ と で, - shaped の influence を adjustable べ た. そ の results, after - shaped を 仮 set し た half spherical particles の electrostatic anti 発 ポ テ ン シ ャ ル が, before - shaped を 仮 set し た の between spherical particle electrostatic anti 発 ポ テ ン シ ャ ル に than べ て small さ い こ と が shows さ れ た. こ の こ と か ら, PAMAM は sorption に with っ て - shaped す る こ と で mutual い に nearly づ い て sorption で き る よ う に な り, maximum sorption が raised plus す る も の と conclusion pay け た. Yesterday annual ま で の research か ら, リ ゾ チ ー ム の シ リ カ surface へ の sorption に お い て, sorption し た リ ゾ チ ー ム が surface company, scattered す る こ と が maximum sorption を definitely め る by の a つ と し て exam え ら れ た. Youdaoplaceholder0 を で で, crystal vibrator た を ロバラ ロバラ スを スを the <s:1> て adsorption amount <s:1> time variation を is used to determine the た. こ こ で は, が for し リ ゾ チ ー ム の が the sorption speed し く reduce し た も, resonance frequency count の slow や か な reduce が 観 examine さ れ た. こ の こ と は, シ リ カ surface が リ ゾ チ ー ム に あ る degree by わ れ た も after surface scattered に company よ っ て empty い た surface が as ら れ, そ こ に new た な リ ゾ チ ー ム が sorption す る こ と を in stopping し て い る.

项目成果

Charging and aggregation behavior of silica particles in the presence of lysozymes

• DOI: 10.1007/s00396-017-4226-2
• 发表时间: 2018-01-01
• 期刊: COLLOID AND POLYMER SCIENCE
• 影响因子: 2.4
• 作者: Huang, Yi;Yamaguchi, Atsushi;Kobayashi, Motoyoshi
• 通讯作者: Kobayashi, Motoyoshi

シリカ粒子へのリゾチームの最大吸着量に静電的な力が与える影響

静电力对二氧化硅颗粒溶菌酶最大吸附量的影响

• 发表时间: 2017
• 作者: Tsuchiyagaito Aki;Hirano Yoshiyuki;Tazaki Miyako;Nakagawa Akiko.;Satoru Hayami;山口敦史; Kobayashi Motoyoshi
• 通讯作者: 山口敦史; Kobayashi Motoyoshi

ハノイ大学(ベトナム)

河内大学（越南）

Maximum adsorbed amount of charged macromolecules on gold-water interface: Effect of surface potential

金-水界面带电大分子的最大吸附量：表面电位的影响

• 发表时间: 2019
• 作者: YAMAGUCHI;Atsushi; Helfricht;Nicolas; Kobayashi;Motoyoshi; Papastavrou;Georg
• 通讯作者: Georg

Adsorption characteristics of beta-lactam cefixime onto nanosilica fabricated from rice husk with surface modification by polyelectrolyte

聚电解质表面修饰稻壳纳米二氧化硅对β-内酰胺头孢克肟的吸附特性

• DOI: 10.1016/j.molliq.2019.111981
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Molecular Liquids
• 影响因子: 6
• 作者: Pham Tien Duc;Bui Thu Thuy;Truong Thi Thuy Trang;Hoang Thu Ha;Le Thanh Son;Duong Viet Dung;Yamaguchi Atsushi;Kobayashi Motoyoshi;Adachi Yasuhisa
• 通讯作者: Adachi Yasuhisa