レンズの濡れ-非濡れ転移の新展開〜界面膜相転移誘起と臨界溶解誘起〜

• Project/Area Number: 00J00759
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 機能・物性・材料
• Research Institution: Kyushu University
• Research Fellow: 松原 弘樹 九州大学, 大学院・理学研究院, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2000 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2002: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2001: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2000: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 熱力学 / 吸着 / 界面張力 / レンズ / 濡れ挙動 / 偏光解析 / 分子薄膜 / 界面振動分光

Research Abstract

昨年度までに,界面膜相転移誘起の濡れ-非濡れ転移に関して,空気/ヘキサデカン/臭化ドデシルトリメチルアンモニウム(DTAB)水溶液系の濡れ挙動を研究し,界面吸着に伴って非濡れ状態から油薄膜状態への転移が起こることを明らかにした.この現象は,従来の理論に濡れ膜を介し働く表面間力を導入することにより説明された.
この新しい概念を発展させて,表面間力をより包括的に取り扱える水薄膜を油上に形成することを考えた.初めに研究した空気/DTAB水溶液/フルオロヘキサン系では,密度の大きいフルオロヘキサンが重力に逆らって水相上に拡がる侵入現象が観測されたが,水膜形成を実現することはできなかった.そこで,次に界面張力の相互関係がより水膜形成に適していると思われる空気/DTAB水溶液/四塩化炭素系を実験系に選んだ.この場合,水相に塩を添加することでメゾスコピックな厚みを持つ水膜を形成することができた.これは空気/水,水/油界面に密度の大きな界面活性剤吸着層ができることで,薄膜形成に有利な分散引力が生じる為であることが理論的に推察された.
以上,吸着膜相転移に伴う油薄膜形成と油相上での水薄膜形成の2つの新規な濡れ現象を見い出すことに成功した.特に後者は,これまで実験上の困難さが伴う泡膜系や固体面が関与した系を実験系とせざるを得なかった水溶液薄膜の研究を発展させる可能性があり,これからの展開が大いに期待される.

Research Products

• [Publications] Hiroki Matsubara, et al.: "Interaction between Ionic and Nonionic Surfactants in the Adsorbed Film and Micelle : Dodecylammonium Chloride and Tetraethlene Glycol Monooctyl Ehter"Langmuir. 16・20. 7589-7596 (2000)
• [Publications] 荒殿 誠, 松原弘樹: "濡れ-非濡れの界面化学"表面. 38・8. 372-384 (2000)
• [Publications] Akio Ohta, Hiroki Matsubara, et al.: "Miscibility of binary surfactant mixtures in the adsorbed film and micelle : the effect of size of polar head group"Colloids and Surfaces A. 105・183. 403-413 (2001)
• [Publications] Takanori Takiue, et al.: "Thermodynamic Study on Phase Transition in Adsorbed Film of Fluoroalkanol at the Hexane/Water Interface. 7"Physical Chemistry B. 104・30. 7096-7101 (2001)
• [Publications] Hiroki Matsubara, et al.: "Interaction between Ionic and Nonionic Surfactants in the Adsorbed Film and Micelle. 3. Sodium dodecyl sulfate and Tetraethlene Glycol Monooctyl Ether"Langmuir. 17・25. 7752-7757 (2001)
• [Publications] Tkanori Takiue et al.: "Thermodynamic Study on Phase Transition in Adsorbed Film of Fluoroalkanol at the Hexane/Water Interface. 8"Physical Chemistry B. 105・4. 789-795 (2001)
• [Publications] Makoto Aratono et al.: "Interfacial Films and Wetting Behavior of the Air/Hexadecane/Aqueous Solution of a Surfactant system"Langmuir. 17・23. 7344-7349 (2001)
• [Publications] Akio Ohta et al.: "Phase Transition and Miscibility of Binary Surfactant Mixtures in Adsorbed Film at the Air/Water Surface"Journal of Colloid and Interface Science. 256. 411 (2002)
• [Publications] Hiroki Matsubara et al.: "Interfacial Films and Wetting Behavior of the Hexadecane on Aqueous Solutions of Dodecyltrimethylammonium Bromide"Langmuir. (in press).