高分子コロイド結晶の動的相転移と結晶成長カイネティックス

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450367
• 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 / 相転移現象 / 結晶成長 / 速度論的解析 / 光学顕微鏡 / 並進拡散 / ブラウン運動 / 協奏的ゆらぎ

Research Abstract

コロイド結晶の相転移現象やそのカイネティックスは、見かけ上は古典的核生成及び結晶成長理論に従うが、同時に多くの粒子が関与する協同的ゆらぎ現象でもある。本研究では、これまでの間接的な動的研究手段を更に進めて、結晶成長過程及び成長した結晶内粒子の並進運動を光学顕微鏡により直接観測し、その画像解析からコロイド結晶における動的相転移の解明を行った。当該年度に於いては前年度に引き続き、1.コロイド粒子として0.3μmから2μmの単分散ポリスチレン粒子水分散液をイオン交換樹脂により6ヶ月以上徹底的に脱塩した。2.前年度作製した下がカバーガラスで白金電極を備えたガラス製円筒状セルを用い、顕微鏡下で個々のコロイド粒子の結晶化に伴う運動の時間変化を拡大記録した。手持ちの市販画像解析システムをこの時系列画像の解析が出来るように一部変更した半自動画像計測システムを構築し、得られたコロイド粒子の運動画像をコントラストなどの処理後シンボライズしてフーリエ解析を行った。3.安定に結晶構造が発現している状態で、個々のコロイド粒子位置の時系列データの画像処理とフーリエ解析を行った。4.正弦電場(0.01Hzから1Hz)をセルに印加し、粒子の並進運動を時間分割解析した。5.これらの画像解析の結果、コロイド結晶の動的相転移に伴う各種の運動モードが観測され、これらは既に我々が動的光散乱実験で観測してきた運動モードと一致した。本研究の結果として、コロイド粒子個々のゆらぎは近接する多数の粒子のゆらぎとの協同的効果の結果であることが明らかとなった。

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,「微粒子・粉体の最先端技術」、2編4章1"シーエムシー刊. 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)