| 研究課題/領域番号 |
04F04317
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
田中 肇 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60159019)
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| 研究分担者 |
ROYALL CHRISTOPHER PATRICK 東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
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| キーワード | コロイド / 枯渇効果 / 臨界ダイナミクス / 相分離ダイナミクス / 実空間解析 / 流れの自由度 / 動的多体問題 / 超高速三次元観測 |
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| 研究概要 |
大小異なるコロイド混合系における枯渇相互作用は、大きい粒子の周りの小さい粒子の配置エントロピーに起因する純粋なエントロピー起源の相互作用である。これらの系のダイナミクスを議論する際には、「小さなコロイドの局所秩序化」、「液体の流れという自由度」などの因子を考慮することが不可欠であるが、これは、系を構成する複数の要素と流体の運動との複雑な動的結合のため、極めて困難な動的多体問題と言える。そのため、その工学的・生物学的重要性にもかかわらず、これらの系のダイナミクスは物理的には未踏の領域といっても過言ではない。本研究では、可視化用コロイド粒子の合成技術と粒子の3次元可視化、実時間粒子運動捕捉技術、超高速3次元観察技術を融合することで、これまで不可能であった、「コロイド混合系の臨界ダイナミクス・相分離ダイナミクスにおける個々の粒子の運動レベルの情報に基づく解明」を目指す。
本年度は、枯渇効果によって引き起こされる相分離・臨界現象について、協同的な濃度揺らぎと系を構成する個々の粒子の運動の関係に着目し詳細に調べた。その結果、巨視的な振舞いと微視的な振舞いをシームレスで観測することに成功した。また、大きさの異なる大小のコロイドを混合した系において、通常の系では観測されない5回対称の局所安定構造を観測し、それが結晶化に対するフラストレーションとして働いていること、またガラス転移を引き起こす可能性があることを示した。
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