2014 Fiscal Year Research-status Report
水中の疎水性表面間に働く長距離性引力の本質と起源の探究
| Project/Area Number |
25420803
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
石田 尚之 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (80344133)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 疎水性引力 / 原子間力顕微鏡 / 疎液性 / キャビテーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、炭化水素で疎水化した疎水性表面間の水中での引力と、フッ化炭素で疎液化した表面間の各種有機溶媒中（ホルムアミド、エチレングリコール、ジヨードメタン）での引力を原子間力顕微鏡で測定し、これらの引力について比較を行った。その結果、測定箇所や表面の分子的粗さによって、表面の接近速度に依存して相互作用が変化する場合と変化しない場合があることを見いだした。相互作用データの詳細な解析から、接近速度に依存する場合は、前年度に見いだされた液体の相転移（キャビテーション）現象が有力な起源である一方、接近速度に依存しない場合は、表面近傍での水分子の再配列等、熱力学的な要因が発生源であることが示唆された。
また、表面の疎水性と発生する引力の関係についても検討を行った。表面の疎水度は、表面を被覆する炭化水素密度を変化させ水中で測定する方法と、表面は同じで水/エタノール混合溶媒の使用により疎水度を変化させる方法を用い、各々の影響を比較した。その結果、水中での炭化水素密度を低下させると、ある点で疎水性引力は急速に不安定化し消滅する一方、水/エタノール混合溶媒中での疎水性引力は疎水度がかなり低くなっても観察された。この疎水度に対する引力の違いは、発生要因の差異に基づくものと推察され、水中においては上記のキャビテーションが引力の発生源であることが考えられるのに対し、水/エタノール混合溶媒の場合は、溶媒の表面への偏在による架橋形成という、新たな引力の発生メカニズムが推測された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、水中での疎水性表面間の引力と有機溶媒中の疎液性表面間の引力の比較から、前年度に見いだされた液相のキャビテーション（蒸気相転移）に加え、熱力学的な要因が引力の発生源となる場合が見いだされた。またどのような場合にどちらの発生源が適用されうるかについても明らかになってきているため、「真の」疎水性引力の起源解明においては、かなり本質に迫る結果が得られてきている。一方今年度計画にあったAFMと顕微鏡複合装置によるキャビテーションの観察については、最適な環境や条件の絞り込みになお時間がかかっておりまだ実現には至っていないが、引力の起源解明という研究の最終目的に対する進展状況としては、概ね順調と判断される。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は、AFMと顕微鏡複合装置によるキャビテーションの観察について更に取り組み、観察を成功させるとともに、表面の疎水度と引力の大きさの定量的関係や、表面の疎水基の密度・性質による引力の変化などを精査することで、引力の全体像を明らかにしていく。これとともに、引力の定式化にも取り組み、最終的にDLVO理論との理論的統合という目的に向け努める。
|
| Causes of Carryover |
本年度の物品や薬品を購入する際に、当初計画・見積より定額で購入できたものがいくつかあり、これを見落としていたため、残額が発生した。この残額は物品や薬品の購入に対しては少額であり、また残額に気付いた時点では、当初計画していた物品は全て購入が完了しており、研究の遂行には全く問題がなかったため、そのまま次年度使用額とした。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、研究遂行のための消耗物品または薬品を多く購入する必要があるため、次年度使用額は翌年度分助成金と合わせ、これら消耗物品または薬品の購入費の一部に充当して有効活用したい。
|
