2004 Fiscal Year Annual Research Report
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04F04317
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 肇 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60159019)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ROYALL CHRISTOPHER PATRICK 東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
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| Keywords | コロイド / 枯渇効果 / 臨界ダイナミクス / 相分離ダイナミクス / 実空間解析 / 流れの自由度 / 動的多体問題 / 超高速三次元観察 |
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| Research Abstract |
大小異なるコロイド混合系における枯渇相互作用は、大きい粒子の周りの小さい粒子の配置エントロピーに起因する純粋なエントロピー起源の相互作用である。これらの系のダイナミクスを議論する際には、「小さなコロイドの局所秩序化」、「液体の流れという自由度」などの因子を考慮することが不可欠であるが、これは、系を構成する複数の要素と流体の運動との複雑な動的結合のため、極めて困難な動的多体問題と言える。そのため、その工学的・生物学的重要性にもかかわらず、これらの系のダイナミクスは物理的には未踏の領域といっても過言ではない。本研究では、可視化用コロイド粒子の合成技術と粒子の3次元可視化、実時間粒子運動捕捉技術、超高速3次元観察技術を融合することで、これまで不可能であった、「コロイド混合系の臨界ダイナミクス・相分離ダイナミクスにおける個々の粒子の運動レベルの情報に基づく解明」を目指す。
本年度は、コロイド粒子・高分子混合系の気体・液体転移、相分離のダイナミクスを、共焦点レーザ走査三次元観察システムを用いて観察し、そのメカニズムに関する研究を行った。既存の装置は、一秒間に数個の三次元構造を構築できる極めて高速な装置であるが、その反面、画像の輝度が十分でないことがある。微小な粒子の運動を正確に計測するためにまず、微小な光も検出できる光学系の開発・調整を行った結果、その微弱な信号の検出が可能になった。さらに、ローダミンのような色素を中心に含む単分散のPMMAコロイド粒子やシリカ粒子の密度マッチング、屈折率マッチングに対する試料の調整を行い、新たに開発した高速顕微鏡観察により、熱平衡状態における相転移、相分離に対する相図を作成し、そのダイナミクスに関する研究の準備を行った。
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