2019 Fiscal Year Annual Research Report
Fast analysis on Brownian Motion of Water-Ethanol Mixture by Photon Trap Experiment
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17K05765
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
十代 健 日本大学, 文理学部, 教授 (60317302)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 一輝 有明工業高等専門学校, 一般教育科, 助教 (10779961)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ブラウン運動 / 光ピンセット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水とアルコール混合溶液においてブラウン運動から溶液中の混合状態に関する知見を得る研究を継続した。本年度は、アルコールの種類を増やし、t-ブタノール、エチレングリコール、ショ糖などモノアルコールからジアルコール、糖類まで拡張した。モノアルコール水溶液の場合は、１ミクロン程度のポリスチレン微粒子のブラウン運動による移動度が、液体の粘性率から予測される移動度より大きく、ミクロンサイズでの不均一性が統一的に示唆された。しかし、ジアルコールやショ糖の水溶液では、ブラウン運動での移動度とバルク液体の粘性率は完全に一致し、不均一性が小さいことが判明した。ブラウン運動による挙動がアルコールの種類で異なることは、不均一性の起源の解明に繋がると思われる。
光ピンセット法を用いて、ブラウン運動の高速ダイナミクスを解明する取り組みも進めた。本年度は、高速でのコロイド粒子の位置検出が可能である四分割ダイオード検出器の性能評価を行った。四分割ダイオード検出器では、光ピンセット法におけるトラップレーザー光のコロイドにおける屈折・散乱情報を検出するための装置であり、コロイドの位置がレーザー光の屈折・散乱位置として確かめることができる。しかし、検出器のダイナミックレンジの限界までブラウン運動の高速解析を行ったが、エタノール水溶液の特異なブラウン運動の観測までは至らなかった。熱かく乱によるブラウン運動の時定数が小さく、通常の検出器では到達できなかったと思われる。今後は、より高速の検出器の導入を検討するか、動的光散乱法など新たな測定方法に移行することを検討している。
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