複雑液体のモルフォロジー転移ダイナミクス

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12304021
• Research Institution: Ochanomizu University
• Principal Investigator: 今井 正幸 お茶の水女子大学, 理学部, 教授 (60251485)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中谷 香織 お茶の水女子大学, 理学部, 助手 (50323861) ; 太田 隆夫 広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50127990)
• Keywords: ソフトマター / モルフォロジー転移 / 複雑液体 / 相転移ダイナミクス / 前駆現象 / ラメラ相 / 棒状粒子 / 界面活性剤

Research Abstract

本基盤研究の目的は、複雑液体(ソフトマター)の示す多様な秩序相間の相転移(モルフォロジー転移)のダイナミクスを解明することにある。平成12年度には、分子膜系が示す秩序-秩序転移の前駆現象として、特徴的な揺らぎが生成することおよびその中間状態の存在を実験およびシミュレーションの観点から明らかにした。平成13年度はこの結果を受け継いで、分子膜系での秩序-秩序転移に特徴的な揺らぎと秩序相の関係をより詳細に検討した。また、複雑液体複合系におけるモルフォロジー転移として液晶+高分子系および分子膜+コロイド粒子系の秩序形成についても研究を進めた。
1)分子膜系でのモルフォロジー転移に特徴的な揺らぎの普遍性の確認
前年度で観察された特徴的な揺らぎはラメラージャイロイド転移で観察されたものであるが、この現象が普遍的なものであることを、ラメラ-シリンダー転移および球-シリンダー転移で小角X線散乱実験により確認した。
2)複雑液体複合系におけるモルフォロジー転移
棒状分子分散系に高分子電解質を添加することにより、棒状分子の秩序化(ネマティック転移)が従来知られている濃度よりも2〜3桁も低い濃度で誘起されることを見いだした。また、この転移の機構が高分子電解質分子の剛直性にあることを明らかにした。
低濃度の界面活性剤/水系では、分子膜は熱的に大きく揺らいでいることが知られているが、その系にコロイド粒子または水溶性高分子を添加すると、コロイド粒子・高分子鎖の排除体積効果により膜の揺らぎは大きく抑制され、スポンジ相はミセル相へとモルフォロジー転移することを見いだした。

Research Products

• [Publications] K.Nakaya, 他: "Morphology of Microemulsion Droplet Confining a Single Polymer Chain"Studies in Surface Science and Catalysis. 132. 161-164 (2001)
• [Publications] M.Imai, 他: "Shear Induced Ordering of Lamellar and Ggroid Structures Observed in a Nonionic Surfactant System"European Physical Journal E. 5. 391-402 (2001)
• [Publications] M.Imai, 他: "Kinetic Pathway of Lamellar→Ggroid Transition : Pretransition and Transient States"J. Chem. Phys.. 115. 10525-10531 (2001)
• [Publications] M.Nonomura, T.Ohta: "Kinetics of Morphological Transitions between Mesophases"J. Physics Condensed Matter. 13. 9089-9112 (2001)
• [Publications] M.Nonomura, T.Ohta: "Growth of Mesophases in Morphological Transitions"J. Phys. Soc. Jpn.. 70. 927-930 (2001)