2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25287107
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
藤井 修治 長岡技術科学大学, 工学部, 助教 (40401781)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
好村 滋行 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (90234715)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ソフトマター / 二分子膜 / 構造レオロジー / スメクチック相 |
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| Research Abstract |
１．リオトロピック・ラメラ相の配向転移：ブロック共重合体のリオトロピック・ラメラ相を用い、ずり流動が誘起する構造転移の動的相図を、ブロック共重合体濃度とずり速度を変数として調べた。動的相図は、粘度測定、複屈折測定、Rheo-SAXS測定を組み合わせることによって作成された。動的相図から、低濃度側において、ラメラ-オニオン-ラメラ-配向転移の順に構造転移が誘起されること、一方、高濃度側においてラメラ配向転移のみが誘起されることが明らかになった。高濃度側における配向転移の臨界ずり速度は、Ramaswamyの理論式と定性的に一致するが、低濃度側では、理論的予測と全くことなる挙動が見られた。この異常な挙動は、ラメラ相の欠陥密度の異常増大に起因する。欠陥が、ラメラ相のレオロジーに本質的な役割を果たすことが示唆された。
２．コンポジット・オニオン相の粘弾性挙動：非イオン性界面活性剤とシリカ微粒子からなるコンポジット・オニオン相の形成挙動と、その粘弾性挙動を調べた。界面活性剤濃度を固定し、シリカ微粒子のサイズと濃度を様々に変えながら実験を行った。その結果、シリカ微粒子を混合することにより、オニオン形成時に観察されるシアシックニング挙動が低下し、シアシックニング挙動無しでもオニオン相形成が可能であることがわかった。これは、シリカ微粒子表面への膜のアンカリング効果が、二分子膜の構造再配置を容易にするためと考えられる。また動的粘弾性測定より、ラメラ相の弾性が、主に線状欠陥の張力により支配されること、オニオン相の弾性が、二分子膜の表面張力により支配されることが明らかになった。またコンポジット・オニオン相の粘弾性について得られたスケーリング則が、オニオンサイズのスケーリング則を用いて表記されることも初めて見出した。
この他、スメクチック相の非平衡欠陥形成についての実験も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ラメラ相の配向転移、コンポジット・オニオン相の粘弾性、サーモトロピック・スメクチック液晶相の非平衡欠陥形成挙動に加え、計画に従い、動的光散乱によるラメラ相の欠陥ダイナミクスに関する実験を開始できた。Rheo-Imagingシステムも稼働するため、二分子膜の構造レオロジーに関するさらに多くの実験結果の集積が期待される。これらをもとに、実験計画とその達成度はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
Rheo-Imagingシステムを構築し、粘弾性と画像計測の同時測定を実現し、以下の２項目について研究を進める。
１．メソスケールのレオロジー：二分子膜の構造レオロジーを明らかにするために、マイクロメートルスケールから、メソスケールに渡る粘弾性情報を階層的に獲得する。１粒子によるマイクロレオロジー測定と、２粒子によるマイクロレオロジー測定結果を比較することにより、メソスケールの粘弾性情報が得られる。これにより、二分子膜系ソフトマターの、膜のダイナミクス、欠陥のダイナミクス、メソ構造のダイナミクスを同時に比較する。まず、二分子膜ラメラ相を典型例として取り上げる。
２．細胞の構造レオロジー：細胞内の構造レオロジーに取り組む。これまで実験の困難さのために、染色体のレオロジー特性は明らかになっていない。そこで、蛋白質の球状会合体であるフェリチンボールを細胞内に導入し、AFM,蛍光顕微鏡によるマイクロレオロジー測定を行い、染色体の粘弾性特性を明らかにする。また、蛋白質異常が原因で引き起こされる細胞膜の軟化減少を、マイクロレオロジーの観点から調べる。ここでもフェリチンボールを用いマイクロレオロジー測定を行う。二分子膜は、擬似細胞膜と見做せるため、これらの課題は細胞内の構造レオロジーの格好の研究課題である。
これらの２項目について研究を勧め、ソフトマターの構造レオロジーの基礎が、生物も含めたより広範囲に渡る研究課題に適用可能であることを実証する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
会計処理の都合による。
書籍の購入にあてる。
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