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

2001 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

粒径をそろえたコロイド粒子を水などの極性溶媒中に分散し、これを完全に脱塩することにより粒子が結晶状に配列して巨大な単結晶が成長する。結晶中のシリカ粒子の間隔がちょうど光の波長領域なので、結晶はブラッグ反射により美しい彩光色を呈する。さらに、コロイド結晶においては、個々のコロイド粒子が持つ電気二重層がお互いの斥力で反発し合いながら接触している。このため個々のコロイド粒子の運動は結晶全体の運動モードにより規制されている。更に高次構造であるコロイド分散液全体は粘弾性的性質を示す。また逆に個々のコロイド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、新たな機能発現を引き起こすことが出来る。コロイド結晶の電気光学効果における波動伝搬・伝達効果、高調波発生効果、波形変換効果などはまさにコロイド粒子のシンクロナイゼーションが重要な要因となっている。本研究では、コロイド結晶をモデルとして情報変換・伝達におけるシンクロナイゼーション効果の本性を明らかにする目的で、コロイド粒子の動的運動を顕微鏡観測により直接観察した。さらにこれまで我々の先駆的な研究しか例のないコロイド結晶の粘弾性的測定から得られる情報と総合的に組み合わせ、コロイド結晶を分子シンクロナイゼーション材料としてとらえその特性解析を行った。具体的には、各種電気光学セルを用い、反射スペクトル測定を駆使した電気光学測定を行った。また、コロイド粒子のまわりに正、負の高分子イオンが交互に吸着する交互多層吸着錯体の詳細な解析を行った。これにより、負に帯電したコロイド粒子と高分子カチオン、高分子アニオン間の10層に及ぶ多層錯体間のシンクロナスな膨潤、収縮現象を解析した。さらに、コロイド結晶系に対するレオオプティックス測定を行った。動的粘弾性測定によるコロイド結晶のマクロな特性と反射スペクトル測定によるミクロ構造を同時に解析した。

Research Products

• [Publications] T.Okubo et al.: "Rheo-optical study of colloidal crystals"Phys. Chem. Chem. Phys.. (in press). (2002)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Synchronous Multi-Layered Adsorption of Macrocations and Macroanions on Colloidal Spheres. Influence of Foreign Salt and Basicity or Acidity of the Macroions"Colloid Polymer Sci.. (in press). (2002)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Rigidity of Colloidal Crystals of Silica Spheres Modified with Polymers on Their Surfaces in Organic Solvents"Colloid Polymer Sci.. (in press). (2002)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Structural and Dynamic Properties of Colloidal Liquids and Gases of Silica Spheres (29 nm in Diameter) as Studied by the Light Scattering Measurements"Colloid Polymer Sci.. (in press). (2002)
• [Publications] T.Kimura et al.: "Rheological Properties of Bentonite in the Exhaustively Deionized Suspensions and in the Presence of Sodium Chloride"Colloid Polymer Sci.. (in press). (2002)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Kinetic Analysis of Colloidal Crystallization of Silica Spheres Modified with Polymers on Their Surfaces in Acetonitrile"Colloid Polymer Sci.. 280. 290-295 (2002)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Rotational Diffusion of Tungstic Acid Colloids in Microgravity as Studied by Aircraft Experiments"Colloid Polymer Sci.. 280. 228-233 (2002)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Rigidity of Colloidal Alloys as Studied by Reflection Spectroscopy in Sedimentation Equilibrium"Colloid Polymer Sci.. 279. 571-578 (2001)
• [Publications] A.Tsuchida et al.: "Rotational Diffusion of Tungstic Acid Colloids in Microgravity Studied by Free-Fall Experiments-Effects of Sodium Chloride and Ethyl Alcohol-"Colloid Polymer Sci.. 279. 427-433 (2001)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Seed Polymerization of Tetraethyl <I>ortho</I>-Silicate in the Presence of Colloidal Silica Spheres"Colloid Polymer Sci.. 279. 1236-1240 (2001)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Microgravity Effects on the Properties of Colloidal Dispersions"Studies in Surf. Sci. and Catalysis. 132. 285-288 (2001)
• [Publications] T.Okubo et al.: "Rheo-Optics of Colloidal Crystals"Studies in Surf. Sci. and Catalysis. 132. 387-390 (2001)
• [Publications] 大久保恒夫: "美しいコロイド結晶の世界"O plus E. 23. 307-312 (2001)
• [Publications] 土田 亮 他: "微小重力下におけるコロイド分散液の自己組織化"日本マイクログラビティ応用学会誌. 18. 81-86 (2001)
• [Publications] T.Okubo: "Crystalline Colloids"Marcel Dekker(in press). (2002)
• [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)
• [Publications] 大久保恒夫: "固液界面の特徴とそこで起こる現象"界面ハンドブック. (2001)