2010 Fiscal Year Annual Research Report
2成分固体からの単分子膜展開における表面張力振動の解明
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21550128
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
ヴィレヌーヴ 真澄美 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (30304554)
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| Keywords | 自己組織化 / 表面・界面物性 / 超薄膜 / 流体/流体界面 / ダイナミクス |
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| Research Abstract |
水面上に互いに混ざり難い2種類の固体(例えば1-hexadecanol(C_<16>OH)と1H,1H,2H,2H-tetrahydrohen-icosafluoro-1-dodecanol(FC_<12>OH))を静置した時に、固体からの不溶性単分子膜の自発的形成過程において表面張力の振動が起こるが、空気相と水相の間のvan der Waalsエネルギーと膜中での膜形成分子間相互作用の関わりの観点からこの現象を明らかにするのが本研究の目的である。22年度の実施計画は(1)単分子膜密度の変化に伴って、膜中のC_<16>OHとFC_<12>OHの混和性がどのように変化するかを明らかにし、(2)水面上の薄膜を介して空気相と水相の間に働くvan der WaalsエネルギーをLifshitz理論により見積ることであった。以下に当該年度の実績の詳細を記す。
(1)ヘキサン/水界面で実験を行い、ヘキサンに溶解したC_<16>OHとFC_<12>OHの全濃度を変化させることで単分子膜の密度を制御した。懸滴法により界面張力をアルコールの全濃度と混合組成の関数として測定し、熱力学的解析を行った。単分子膜は界面張力、混合組成の変化により四種類の異なる状態(混合気体膜、混合膨張膜、C_<16>OHのみの凝縮膜とFC_<12>OHのみの凝縮膜)を取り、アルコールの混和性も大きく変化することが示された。凝縮膜状態では極めてC_<16>OHに富む組成範囲でのみC_<16>OHの凝縮膜が形成されることが明らかとなった。この成果は単分子膜展開の速度論的解析をするために不可欠である。
(2)C_<16>OHとFC_<12>OHそれぞれ単独の膜を介して空気相/水相間とヘキサン相/水相間に働くvan der Waalsエネルギー(Hamaker係数)を文献値を用いて見積もったところ、空気相/水相間ではC_<16>OH:0.0972×10^<-19>J、FC_<12>OH:0.017×10^<-19>J、ヘキサン相/水相間ではC_<16>OH:0.0164×10^<-19>J、FC_<12>OH:-0.0012×10^<-19>Jとなり、いずれの界面でもFC_<12>OH凝縮膜のほうが形成されやすいことが明らかとなり、(1)の結果と大変よい整合性が得られた。
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