2002 Fiscal Year Annual Research Report
流動場リプロン光散乱法による非平衡界面現象の動的観察
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13450032
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
酒井 啓司 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (00215584)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 直人 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (10282592)
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| Keywords | 液体表面 / リプロンスペクトロスコピー / 表面吸着現象 / ラングミュア膜 / 界面活性剤 / 表面粘弾性 / フローセル / 実時間迅速測定 |
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| Research Abstract |
液体表面や液-液界面に両親媒性分子が単層で吸着して形成する単分子膜は、ナノメートルの厚さをもつ2次元分子集合体として物性物理の興味深い研究対象である。これらの膜はまた、機能性有機薄膜として応用が進められるLB膜の前駆体として工業的にも重要な素材である。しかし表面に分子が吸着する過程、あるいは表面内の分子移動や配列などのダイナミクスについては、その測定はきわめて困難である。本研究の目的は、流動する表面上に形成される分子膜の状態をリプロン光散乱を用いて観察することにより、表面層形成のダイナミクスを調べる全く新しい手法「流動場リプロン光散乱法」を開発することである。
本年度は液体表面の超高速現象を捉えるために、光散乱信号の処理をディジタル化し、その相関測定をすることにより10m秒の時間分解能でリプロンスペクトルを測定することを試みた。これまでの測定では、熱ゆらぎにより生じるリプロンからの微弱な散乱光を検出するために、その周波数スペクトルの解析にはアナログのスペクトラムアナライザーを使用していた。本研究のこれまでの成果により、このリプロン検出感度は大幅に向上した。このためゆらぎのスペクトルを直接観察してこれを大容量メモリに取り込み、これを数値的にフーリエ変換処理することにより、極めて短時間の観測でリブロンスペクトルを得ることが可能になった。このシステムを用いてオクタン酸ナトリウムなどの標準的な両親媒性分子の吸着測定を行った結果、10msという高い時間分解能で溶液表面に分子膜を形成する動的過程を観察することに成功した。このシステムの時間分解能ならびに表面エネルギーの測定精度は、これまでのあらゆる表面計測測定手法を凌駕するものであり、今後液体界面物性の有効な手段となることが期待できる。
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[Publications] M.Hosoda, K.Sakai, K.Takagi: "Doppler shift of ripplon spectrum observed under surface flow"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. L231-L233 (2001)
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[Publications] Naoto Sakamoto, Keiji Sakai, Kenshiro Takagi: "Ripplon light scattering technique combined with scanning angle reflectometry for the observation of inhomogeneity at liquid surface"Japanese Journal of Applied Physics. 41. 6240-6242 (2002)
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[Publications] T.Watanabe, M.Hibino, M.Hosoda, K.i Sakai T.i Kudo: "Characterization of vanadium oxide sol as a starting material for high rate intercalation cathodes"Solid Sate Ionics. 151. 313-320 (2002)
