1994 Fiscal Year Annual Research Report
分子ダイナミクスの非対称性に誘起された高分子溶液系の異常相分離現象とその普遍性
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06452105
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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, 助教授 (60159019)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 潤 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (10200809)
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| Keywords | 粘弾性効果 / 動的対称性 / 動的臨界現象 / 相分離 / 動的光散乱 / 分子ダイナミクス / 高分子溶液 / 流体力学的モード |
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| Research Abstract |
我々は、高分子水溶液系の相分離現象の研究において、高分子リッチな粘弾性相と溶媒リッチな液体相という、全く力学的性質の異なる2つの相に相分離する場合、粒子状異常相分離現象が起こることを見出した。さらに、この現象が《動的対称性(成分間の分子ダイナミクスの対称性)》という新しい概念により包括的に説明できる可能性を示唆した。この概念は、高分子溶液のみならず、種々の複雑流体すべてに適用することができ、さらには半導体・金属などの物質種を越えた普遍的な概念となりうると考えられ、動的臨界現象の臨界普遍性の基本的理解に関わる重要な意義を持っている。本研究では高分子溶液系に対する粘弾性効果を以下の2つの手法を用いて明らかにする。研究計画に従い2つの実験装置の開発をほぼ終了し、現在は高分子溶液(polystyrene(PS)/diethyl malonate(DEM)系を用いて定量的な実験を行っている。
1.安定領域の臨界ダイナミクス:本研究で開発したヘテロダイン方式の動的光散乱装置を用いて、PS/DEM系の臨界点近傍で測定を行い、濃度拡散モードが粘弾性効果により抑制されるという結果を得た【動的対称性の破れと高分子系の相分離・臨界現象の異常性、日本物理学会1994年秋の分科会】。さらに分子量、濃度等を変数とし、粘弾性効果の定量的な実験を行っている。
2.不安定領域での相分離ダイナミクス:同様に開発した広帯域・時分割静的光散乱測定システムにより、これまでの顕微鏡観察・画像解析では測定不可能であった相分離初期・中期過程の測定が可能となった。PS/DEM系での実験から、深いクエンチをした場合、通常の流体力学的効果による相分離の進行と異なり、粘弾性効果が相分離のダイナミクスに影響を与えることが示された【高分子溶液系の臨界現象、相分離現象に対する粘弾性効果、日本物理学会1995年春の分科会】。我々はさらに、クエンチ深さ依存性、分子量、濃度依存性などの測定を行っている。
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[Publications] Hajime Tanaka: "New Coarsening Mechanisms for Spinodal Decomposition Having Droplet Pattern in Binary Fluid Mixture:Collision-Induced Collisions" Phys.Rev.Lett.72. 1702-1705 (1994)
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[Publications] Hajime Tanaka: "Critical Dynamics and Phase-Separation Kinetics in Dynamically Asymmetric Binary Fuids:New Dynamic Universality Class for Polymer Mixtures or Dynamic Crossover?" J.Chem.Phys.100. 5323-5337 (1994)
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[Publications] Hajime Tanaka,: "Pattern Evolution Caused by Dynamic Coupling between Wetting and Phase Separation in Binary Liquid Mixture Containing Glass Particles" Phys.Rev.Lett.72. 2581-2584 (1994)
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[Publications] Hajime Tanaka: "Double Phase Separation in a Confined Symmetric Binary Mixture:Interface Quench Effect Unique to Bicontinuous Phase Separation" Phys.Rev.Lett.72. 3690-3693 (1994)
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[Publications] Hajime Tanaka: "Hydrodynamic Interface Quench Effects on Spinodal Decomposition for Symmetric Binary Fluid Mixtures" Phys.Rev.E. 51. in press (1995)
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[Publications] 田中 肇: "高分子混合系のスピノ-ダル分解" まてりあ(日本金属学会誌). 33. 417-419 (1994)
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[Publications] Hajime Tanaka: "Ordering in Macromolecular Systems" A.Teramoto,M.Kobayashi,and T.Norisuye,(Springer-Verlag,Berlin), 10 (1994)
