AFM等によるコロイド粒子間の相互作用力の測定とクラスター形成及びOrdering.

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05453050
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 古澤 邦夫 筑波大学, 化学系, 助教授 (90015561)
• 研究分担者: 松村 英夫 電総研, 超分子部, 主任研究官 ; 足立 泰久 筑波大学, 農林工学系, 助手 (70192466) ; 寺島 浩 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (30015755)
• キーワード: 原子間力顕微鏡 / 粒子間相互作用 / 表面間力測定 / ポリマーラテックス / シリカ粒子 / リポソーム / 雲母表面 / 構造形成

研究概要

AFMによる粒子間相互作用曲線の測定に先駆けて、AFMを用いて雲母ヘキ開面上のコロイド粒子を観察することにより両者の相互作用について考察を行った。コロイド試料にはシリカ粒子、合成ラテックス及びリン脂質ベシクルを使用し、いろいろな溶液条件(イオン強度、pH)に調節したものをヘキ開直後の雲母上に1〜2滴滴下し、室温で乾燥させて雲母上に粒子のmonolayer filmを形成した。得られたfilmをAFM(Nanoscopell,Digitale Instrument社)により、大気中及び液中測定を行い、溶液条件とfilmの形状の相関を調べた。
その結果どの様な溶液条件下においても各粒子のfilmの構造に違いはなく、filmの中央部では六方最密充填構造を取るが、周辺部では構造がくずれがちであった。また、ラテックスよりもシリカ粒子の方が六方晶形のオーダー構造を取りやすく、個々の粒子の輪郭もはっきりしていた。さらにラテックスfilmでは頂点-頂点間の距離が粒子の直径よりも減少する傾向が見られた。また、雲母基盤上に凸凹があると雲母の段差に平行な空地ができ、その先に規則性の高いオーダー構造が観察された。一方、リン脂質ベシクルは溶液中の大きさに比べかなり収縮した小胞体として観察された。
AFMを用いた粒子間相互作用曲線の測定については、今年度はカンチレバ-の先端に大型シリカ粒子(10〜30um;polyscience社)を付着させたものを用いて、雲母表面間との相互作用曲線を各種塩濃度下で描き、DLVO理論で予測されるものとの相関を検討した。その結果、各塩濃度下(NaCl10^<-4>M〜10^<-2>M)で常に斥力が観察され、その斥力の減衰距離はそれぞれの塩濃度下におけるDebye長の理論値とよく一致し、これは拡散電気二重層斥力であることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] Kunio FUEUSAWA: "A New Concept for Coal Water Mixture Stabilization using a Polyelectrolyte" Colloid&Polymer Science. 273. 490-495 (1995)
• [文献書誌] Kunio FURUSAWA: "Flocculation Behavior of Egg-phosphatidylcholine Liposomes caused by Ca ions." Colloids and Surfaces. 98. 175-184 (1995)
• [文献書誌] Kunio FURUSAWA: "Interaction between Polystyrene Latices or Vesicle Particles and Surfaces" Journal of Japan Oil Chemical Society. 44. 322-327 (1995)
• [文献書誌] Kunio FURUSAWA: "Desorption Behavior of (Terminal-functionalized) Polystyrenes from Alumina Surfaces" Langmuir. (in printing). (1996)
• [文献書誌] Kunio FURUSAWA: "Two-Dimentional Patterns of Magnetic Particles at Air-Water Interfaces Induced by an External Magnetic Field" Journal of Physical Chemistry-C. (in printing). (1996)
• [文献書誌] Kunio FURUSAWA: "Assembly of Latex Particles by using Emulsion Droplets as Templates ; Microstructured Hollow Sphers" Langmuir. (in printing). (1996)
• [文献書誌] 古澤邦夫: "コロイド科学(基礎および分散・吸着)" 東京化学同人(株), 26 (1995)
• [文献書誌] 古澤邦夫: "コロイド科学(コロイド科学実験法)" 東京化学同人(株), 48 (1996)