二次元凝集系における分子分散-相分離状態のナノ制御

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450039
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 大石 祐司 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (70194074)
• キーワード: 単分子膜 / 二成分系 / 相分離 / 凝集エネルギー / ミシビリティー・ギャップ / スピノーダル分解 / 表面圧-表面積曲線 / 走査プローブ顕微鏡

研究概要

炭素数が16〜28の脂肪酸を用い、異なる成分及び成分比で二成分混合単分子膜を調製し、各単分子膜の表面圧-表面積曲線測定及び走査プローブ顕微鏡観察に基づき、単分子膜の分子混合-相分離挙動を検討した。アルキル鎖長差が4メチレン基、疎水基間凝集エネルギー差としては28kJ/molの場合には混合単分子膜は一相混合状態、アルキル鎖長差が6メチレン基、疎水基間凝集エネルギー差としては42kJ/molの場合にはミシビリティー・ギャップ内での相分離またはミシビリティー・ギャップ外での一相混合状態、アルキル鎖長差が8メチレン基以上、疎水基間凝集エネルギー差としては56kJ/mol以上の場合には非相溶な二相分離状態となることが明らかとなった。特に、ミシビリティー・ギャップ内で生じた相分離形態は共連続状態にあり、表面圧増加にともない相分離サイズが減少したことから、二次元系単分子膜における相分離はスピノーダル分解により生じることが示唆された。また、上記3領域の形成は水相温度に依存し、脂肪酸二成分系単分子膜は水相温度の増加にともない二相から一相状態へと変化する上限臨界共溶温度型に属することが示唆された。さらに、非相溶な二相分離単分子膜中で形成されるドメインサイズは主に膜調製時の過冷却度に依存し、アルキル鎖長の増加にともないドメインは小さい状態で凍結されることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Yushi Oishi: "Nanotribology of behenic acid monolayer and its aggregation state"Colloids and Surfaces A.
• [文献書誌] Akihiro Harada: "Effect of binding state between hydrophilic and hydrophobic portions on aggregation structure of monolayer"Colloids and Surfaces A.
• [文献書誌] Miyuki Kuramori: "Phase separation behavior of (palmitic acid/ligroceric acid) mixed monolayer based on a π-A isotherm measurement and a scanning 〜"Bulletin of the Chemical Society of Japan.
• [文献書誌] Philippe Bissel: ""Heptopus",a novel class of amphiphiles with seven alkyl chains"Langmuir. 15・5. 1791-1795 (1999)
• [文献書誌] Kenzo Takeno: "Subphase pH dependence of nanocluster size in (fluorocarbon carboxylic acid/hydrocarbon guanidinium) mixed monolayer"Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 42. 171-174 (1999)
• [文献書誌] Tsutomu Umeda: "Mechanical properties of behenic acid monolayer based on measurements of film thickness"Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 42. 323-326 (1999)