コロイド結晶組織体における情報変換・伝達のシンクロナス効果のモデル化

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11167241
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 大久保 恒夫 岐阜大学, 工学部, 教授 (70026194)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 浩 岐阜大学, 工学部, 助手 (40313910) ; 土田 亮 岐阜大学, 工学部, 助教授 (60183076)
• Keywords: コロイド結晶 / シンクロナイゼーション / 情報変換 / 情報伝達 / 光学顕微鏡 / 反射スペクトル / 電気光学効果 / 動的粘弾性測定

Research Abstract

コロイド結晶においては、個々のコロイド粒子が電気二重層をへだてて互いに斥力で反発しあいながら、シンクロナスな相互作用のもとに振動運動をしている。従って、コロイド粒子の運動は結晶全体の運動モードによりシンクロナスに規制される。また、電場下で個々の粒子の運動がシンクロナイズして結晶系全体の協奏的運動を誘起し、独特な電気光学効果を示す。前年度までの研究で、コロイド結晶の個々の粒子運動が電場下で結晶系全体の協奏的運動を誘起し、シンクロナスな位相差発現、波形変換、波動伝搬、高調波発生、残響効果などの電気光学効果を起こすことを既に明らかにしてきた。当該年度はこのうち前3項について重点的に調査し、以下のような結果を得た。1.交流電場印加下で印加電場と応答光波形間に生じる位相差は、コロイド結晶の持つ粘弾性を反映する。2.印加矩形波を三角波応答に変換する効果は、コロイド結晶構造の長い構造緩和時間に由来する。3.結晶内に生じる歪み波動伝搬はコロイド結晶の弾性率から算出される伝搬速度よりも遙かに遅く、結晶を構成する粒子が協奏的な強い相互作用を受けている事を示す。また、更に新たなる展開として、4.コロイド結晶の示すフォトニックバンドギャップに関する系統的な調査を実施し、シリカ粒子の水分散系に於いてその存在を確認した。5.コロイド結晶についてレオロジー測定と反射スペクトル測定を同時に実施し、応力の低剪断速度依存性からコロイド結晶が弾性体であることを示し、その結晶弾性率を決定した。また、高剪断速度領域では結晶の部分融解が生じていることを示した。6.高分子-コロイド間相互多層錯体を形成し、その吸着層厚さが最外層の電荷によってシンクロナスに膨潤、収縮を繰り返す現象を見出した。この現象は、コロイド粒子と高分子イオン間の静電的、疎水的、親水的な協奏的相互作用に起因することが判明した。

Research Products

• [Publications] T.Okubo et al.: "Rigidity of Colloidal Alloys as Studied by Reflection Spectroscopy in Sedimentation Equilibrium"Colloid Polymer Sci.. (in press). (2001)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Rigidity of Colloidal Crystals in Organic Solvents of Silica Spheres Modified with Polymers on Their Surfaces"J.Colloid Interface Sci.. (in press). (2001)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Dissipative Structures of the Deionized Process on a Cover Glass"Colloid Polymer Sci.. (in press). (2001)
• [Publications] A.Tsuchida et al.: "Rotational Diffusion of Tungstic Acid Colloids in Microgravity Studied by Free-Fall Experiments"Colloid Polymer Sci.. (in press). (2001)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Suspension Viscosity of Colloidal Crystals and Liquids in Exhaustively Deionized Aqueous Suspensions Coexisted with Ion-Exchange Resins"Colloid Polymer Sci.. 278. 571-575 (2000)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Giant Colloidal Crystals of Fluorine-Containg Polymer Spheres in the Exhaustively Deionized Aqueous Suspensions and in the Presence of Sodium Chloride"Colloid Polymer Sci.. 278. 469-474 (2000)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Kinetic Analyses of the Colloidal Crystallization in a Wide Range of Sphere Concentrations as Studied by Reflection Spectroscopy"J.Colloid Interface Sci.. 228. 151-156 (2000)
• [Publications] A.Tsuchida et al.: "Microgravity Experiments on Colloidal Crystallization of Silica Spheres in the Presence of Sodium Chloride"Colloid Polymer Sci.. 278. 872-877 (2000)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Synchronous Alternative Multi-Layered Adsorption of Poly (4-vinyl-N-n-butylpyridinium) Cations and Poly (styrene sulfonate) Anions on Poly (styrene) Colloidal Spheres"Colloid Polymer Sci.. 278. 380-384 (2000)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Kinetics of Colloidal Alloy Crystallization of Binary Mixtures of Monodispersed Polystyrene and/or Colloidal Silica Spheres Having Different Sizes and Densities in Microgravity Using Aircraft"Colloid Polymer Sci.. 278. 202-210 (2000)
• [Publications] 大久保恒夫: "コロイド結晶の美しい世界"粉体工学会誌. 37. 371-379 (2000)
• [Publications] 土田亮 他: "微小重力下におけるコロイド分散系の性質"高分子. 49. 15-15 (2000)
• [Publications] 大久保恒夫 他: "コロイド結晶を用いる光学素子"シーエムシー刊「微粒子・粉体の最先端技術」、2編4章1. 9 (2000)
• [Publications] 大久保恒夫: "美しいコロイドと界面の世界"まつお出版. 191 (2001)