吸着膜相転移をスイッチとして協同的に膜厚転移が起こる泡膜の新しい安定化メカニズム

• 研究課題/領域番号: 26400434
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 松原 弘樹 九州大学, 理学研究院, 准教授 (00372748)
• 研究協力者: 池田 宜弘 福岡女子大学, 国際文理学部, 教授 (30211030)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 界面活性剤 / 吸着膜相転移 / 泡膜の安定性 / 電気二重層 / 泡膜 / 分離圧 / 界面吸着膜

研究成果の概要

シャボン玉の膜は、薄い水溶液膜の両側にそれぞれ界面活性剤が吸着してできている。専門的にはこのシャボン玉膜を泡膜と呼ぶ。泡膜は熱力学的には不安定で最終的には壊れてしまうが、例えば、界面活性剤の親水基が帯電していると、水溶液膜を挟んで電荷を帯びた吸着膜が反発しあうことによって、泡膜は長時間安定になる。本研究では、陽イオン界面活性剤の吸着膜に同程度の長さのアルカン分子を加えて混合吸着膜を作り、この混合吸着膜が二次元液体から二次元固体状態に相転移にすることを利用して、泡膜の安定性を不連続に切り替えることのできる新規な材料を開発した。

研究成果

• [国際共同研究] Durham University(英国)
• [雑誌論文] Line tension and its influence on droplets and particles at surfaces. (2017)
  • 著者名/発表者名: B. M. Law, S. P. McBride, J. Y. Wang, H. S. Wi, G. Paneru, S. Betelu, B. Ushijima, Y. Takata, B. Flanders, F. Bresme, H. Matsubara, T. Takiue, M. Aratono
  • 雑誌名: Progress in Surface Science 巻: 92 号: 1 ページ: 1-39
  • DOI: 10.1016/j.progsurf.2016.12.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A competitive relationship between wetting of oil lens and condensed film formation of fluorinated alkanol at the air-water interface (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokiwa, K. Ibi, T. Toyomasu, H. Sakamoto, T. Takiue, N. Ikeda, M. Aratono, H. Matsubara
  • 雑誌名: International Journal of Nanotechnology 巻: 13 号: 10/11/12 ページ: 734-747
  • DOI: 10.1504/ijnt.2016.080355
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A competitive relationship between wetting of oil lens and condensed film formation of fluorinated alkanol at the air-water interface (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokiwa, K. Ibi, T. Toyomasu, H. Sakamoto, T. Takiue, N. Ikeda, M. Aratono, H. Matsubara
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: --
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Hydrophobic Chain Structure on Phase Transition and Domain Formation of Hybrid Alcohol Films Adsorbed at the Hexane/Water Interface (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Mitani, Y. Imai, T. Ina, K. Nitta, H. Tanida, T. Uruga, H. Matsubara, M. Aratono, T. Takiue
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 119 号: 38 ページ: 12436-12445
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b07632
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adsorbed Film of n-Tetradecylphosphocholine at the Tetradecane/Water Interface Studied by Interfacial Tensiometry and X-ray Reflection. (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Hiraki, T. Goto, K. Nitta, H. Tanida, T. Uruga, H. Matsubara, M. Aratono, T. Takiue
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces A 巻: 482 ページ: 454-463
  • DOI: 10.1016/j.colsurfa.2015.06.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Alkane Chain Length and Counterion on the Freezing Transition of Cationic Surfactant Adsorbed Film at Alkane Mixture-Water Interfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokiwa, H. Sakamoto, T. Takiue, M. Aratono, H. Matsubara
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 119 号: 20 ページ: 6235-6241
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b02448
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liquid droplet coalescence and fragmentation at the aqueous-air surface (2015)
  • 著者名/発表者名: P. Govind, B.M. Law, K. Ibi, B. Ushijima, F. Bret, M. Aratono, H. Matsubara
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 31 号: 1 ページ: 132-139
  • DOI: 10.1021/la502163e
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Probing the self-aggregation behavior and counter ion distribution of a copper surfactant complex (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Kaur, S. Gupta, S.K. Mehta, Y. Imai, T. Takiue, H. Matsubara, M. Aratono
  • 雑誌名: New Journal of Chemistry 巻: 38 号: 8 ページ: 3925-3932
  • DOI: 10.1039/c4nj00620h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of molecular orientation on monolayer and multilayer formations of fluorocarbon alcohol and fluorocarbon-α,ω-diol Mixture at the hexane/water Interface (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Fukuhara, H. Tanida, K. Nitta, T. Ina, T. Uruga, H. Matsubara, M. Aratono, T. Takiue
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 118 号: 43 ページ: 12451-12461
  • DOI: 10.1021/jp507049z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamic study on the interaction of imidazolium salts and POE-type nonionic surfactant in the adsorbed film (2014)
  • 著者名/発表者名: H.H. Li, T. Takiue, H. Matsubara, M. Aratono
  • 雑誌名: Collid Polym. Sci. 巻: 292 号: 5 ページ: 1209-1215
  • DOI: 10.1007/s00396-014-3172-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Miscibility of imidazolium and pyridinium ionic liquids including BF4- ions at the air/water interface. (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Takumi, Y. Imai, N. Toh, H. Matsubara, T. Takiue, M. Aratono
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces A 巻: 441 ページ: 59-65
  • DOI: 10.1016/j.colsurfa.2013.08.064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Freezing and Molecular Miscibility of Binary Alkane-Alkane and Fluoroalkane-Alkane Liquid Mixtures (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Takiu, M. Shimasaki, M. Tsuura, H. Sakamoto, H. Matsubara, M. Aratono
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 118 号: 6 ページ: 1519-1526
  • DOI: 10.1021/jp406431m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Line tension of alkane lenses on aqueous surfactant solutions at phase transitions of coexisting interfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Matsubara, B. Ushijima, B.M. Law, T. Takiue, M. Aratono
  • 雑誌名: Adv. Colloid Interface Sci. 巻: 206 ページ: 186-194
  • DOI: 10.1016/j.cis.2013.07.001
  • 査読あり
• [学会発表] Unique Colloidal Systems from Simple Components -Utilization of 2D Phase Transition- (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Matsubara
  • 学会等名: IRTG 1524 colloquium on Self-Assembled Soft-Matter Nanostructures at Interfaces
  • 発表場所: Technische Universitat Berlin
  • 年月日: 2017-03-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] シンプルな構成要素から誘起される複雑・多様な界面現象～吸着膜相転移の視点から～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 松原弘樹
  • 学会等名: 広島大学大学院総合科学研究科 要素－システム研究セミナー
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2016-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] 陽イオン界面活性剤－アルカン混合吸着膜の対イオン結合度に吸着膜の相転移と表面電荷密度が及ぼす影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 今井洋輔
  • 学会等名: 第66回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 旭川医科大学
  • 年月日: 2016-09-22
• [学会発表] Stability control of OW emulsion by surface phase transition (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Matsubara
  • 学会等名: 第66回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 旭川医科大学
  • 年月日: 2016-09-22
• [学会発表] 界面活性剤混合吸着膜の組成と分子間相互作用が泡膜の物性に与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田大助
  • 学会等名: 第66回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 旭川医科大学
  • 年月日: 2016-09-22
• [学会発表] 油/水界面における陽イオン界面活性剤－長鎖アルコール混合系の凝縮膜形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 益永章裕
  • 学会等名: 第66回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 旭川医科大学
  • 年月日: 2016-09-22
• [学会発表] 陽イオン界面活性剤－アルカン混合吸着膜の相転移に誘起される泡膜の膜厚転移 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松原弘樹
  • 学会等名: 日本物理学会秋季年会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 構造制御された吸着膜の相互作用の研究から泡・エマルションの安定性の問題へ (2015)
  • 著者名/発表者名: 松原弘樹
  • 学会等名: 花王株式会社和歌山研究所セミナー
  • 発表場所: 花王株式会社和歌山研究所
  • 年月日: 2015-12-21
  • 招待講演
• [学会発表] 陽イオン界面活性剤－非イオン界面活性剤混合吸着膜により形成された泡膜中における対イオン結合度の調整機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秦雄亮、吉村美紀、池田宜弘、瀧上隆智、荒殿誠、松原弘樹
  • 学会等名: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] 薄膜圧バランス法による泡膜の分離圧等温線の測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 船津光子、池田宜弘、瀧上隆智、荒殿誠、松原弘樹
  • 学会等名: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] Regulation of Counterion Binding in the Foam Films Stabilized by Cationic-Nonionic Surfactant Mixed Adsorbed Films (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Matsubara
  • 学会等名: International Conference of Colloids and Interface Science, 2015
  • 発表場所: 台湾科技大学
  • 年月日: 2015-07-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effect of phase transition of surfactant adsorbed films on the stability of foam and emulsion systems (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Matsubara
  • 学会等名: Energy Materials Nanotechnology
  • 発表場所: Phuket, Thailand
  • 年月日: 2015-05-08 – 2015-05-11
  • 招待講演
• [学会発表] Effect of phase transition of surfactant adsorbed films on the stability of foam and emulsion systems (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Matsubara
  • 学会等名: EMN Meeting on Droplets
  • 発表場所: Holiday Inn Resort Phuket
  • 年月日: 2015-05-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アルカンー水界面における陽イオン界面活性剤の凝縮膜形成に与える溶媒の炭化水素鎖長と対イオンの効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 常盤祐平，瀧上隆智，荒殿誠，松原弘樹
  • 学会等名: 第31回九州コロイドコロキウム
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-12-19 – 2014-12-20
• [学会発表] 水表面でのフルオロアルカノールのアルカン溶液の濡れ挙動と 界面膜状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井樋幸輝，瀧上隆智，荒殿誠，松原弘樹
  • 学会等名: 第31回九州コロイドコロキウム
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-12-19 – 2014-12-20
• [学会発表] 陽イオン-非イオン界面活性剤混合系の吸着膜組成と 泡膜の安定性に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 秦雄亮，池田宜弘，瀧上隆智，荒殿誠，松原弘樹
  • 学会等名: 第31回九州コロイドコロキウム
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-12-19 – 2014-12-20
• [学会発表] 臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムで安定化された 泡膜とO/W型エマルション膜の黒膜構造の比較 (2014)
  • 著者名/発表者名: 船津光子，吉村美紀，松原弘樹，荒殿誠，池田宜弘
  • 学会等名: 第31回九州コロイドコロキウム
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-12-19 – 2014-12-20
• [学会発表] 陽イオン界面活性剤－アルカン混合吸着膜の相転移に 誘起される泡膜の膜厚転移 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松原弘樹，田中宏樹，荒殿誠，瀧上隆智，池田宜弘
  • 学会等名: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] 空気－界面活性物質油溶液－水系における吸着膜相転移とアルカンレンズの濡れ挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井樋幸輝，瀧上隆智，荒殿誠，松原弘樹
  • 学会等名: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] 臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウムで安定化された泡膜とO/W型エマルション膜の黒膜構造の比較 (2014)
  • 著者名/発表者名: 船津光子，吉村美紀，松原弘樹，荒殿誠，池田宜弘
  • 学会等名: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] 陽イオン－非イオン界面活性剤混合系の吸着膜組成と泡膜の安定性に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 秦雄亮，池田宜弘，瀧上隆智，荒殿誠，松原弘樹
  • 学会等名: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] アルカン－水界面における陽イオン界面活性剤の 凝縮膜形成に与える溶媒と対イオンの効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 常盤祐平，瀧上隆智，荒殿誠，松原弘樹
  • 学会等名: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] Line tension of alkane lenses on aqueous surfactant solutions at phase transitions of coexisting interfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Matsubara, B. Ushijima, B.M. Law, T. Takiue, M. Aratono
  • 学会等名: Annual Meeting of Taiwan Colloid and Interface Science Society
  • 発表場所: Tainan, Taiwan
  • 年月日: 2014-07-10
  • 招待講演
• [学会発表] NaBr 存在下での塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム-ペンタエチレングリ－ルモノドデシルエーテル混合吸着膜とその泡膜に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 秦雄亮，吉村美紀，田中宏樹，池田宜弘，瀧上隆智，荒殿誠，松原弘樹
  • 学会等名: 第51回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 2014-06-28
• [学会発表] Thickness transition of foam films driven by the freezing transition of cationic surfactant adsorbed films (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Matsubara, H. Tanaka, T. Takiue, N. Ikeda, M. Aratono
  • 学会等名: 20th Surfactant in Solutions
  • 発表場所: Coimbra, Portugal
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] Effect of solvents and counterions on the condensed film formation of cationic surfactants at alkane-water interfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokiwa, T. Takiue, M. Aratono, H. Matsubara
  • 学会等名: 20th Surfactant in Solutions
  • 発表場所: Coimbra, Portugal
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [図書] Impact of line tension on colloidal systems (2016)
  • 著者名/発表者名: 松原弘樹、瀧上隆智、荒殿誠
  • 総ページ数: 14
  • 出版者: Wiley