荷電高分子粒子系におけるElectro “Dynamic" Interaction

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650887
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松岡 秀樹 京都大学, 工学研究科, 助教授 (40165783)
• キーワード: コロイド結晶 / クーロン相互作用 / 固液相転移 / 超小角X線散乱 / 荷電高分子

研究概要

我々が超小角X線散乱(USAXS)測定により見い出した、コロイド結晶における粒子間距離が、イオン強度の減少と共に減少する現象は、従来の新旧コロイド間相互作用では説明できない、新たな発見であり、少なくとも低イオン強度下では、今まで考慮されていないメカニズムが存在することを示している。
これを明かとするため、(1)コロイド結晶構造の温度依存性、(2)カウンターイオン種の影響、および(3)超小角中性子散乱(USANS)によるコロイド合金構造の解析、を行った。以下がその成果の概要である。
(1) イオン強度依存性で観察されたコロイド結晶中の粒子間距離の変化は固液相転移に相当する事を実証するため、温度を変化させ、測定した。その結果、60C付近での融解現象が確認され、さらに、温度低下に伴いコロイド結晶が形成される際、粒子間距離が減少する傾向が確認された。これはイオン強度実験と合致する。
(2) コロイド粒子のカウンターイオンをH+からNa+に徐々に変化させ、結晶構造の変化をUSAXSにより測定した。その結果、H+がNa+に入れ代わると、粒子間距離は増大し、構造が崩壊していくことが判明した。この実験に於いて、粒子およびカウンターイオンの電荷数は変化していないζとから、この実験結果は、カウンターイオンの運動性が粒子間相互作用に影響をおよぼしていることを示唆している。(3) D体とH体のラテックス粒子を混合した系についてUSANSによりその合金構造を調査した。小粒子がメジャーな成分の場合、小粒子のみ結晶構造を取り、大粒子は構造を形成しないことが判明した。また、大粒子の数を増加させると、逆に大粒子のみ結晶構造を取ることがわかった。このような混合系における合金様構造の発現は、荷電粒子間の相互作用解析に新たな知見をもたらすものと期待される。

研究成果

• [文献書誌] H.Matsuoka et al.: "Evaluation of Dynamic Property of Polymer Latex Particles interacting with Quartz Interface by Evanescent Wave Dynamic Light Scattering." Cell.Polyon.Sci.,. 276(3). 349-355 (1998)
• [文献書誌] H.Matsuoka et al.: "Direct Estimation of Interaction Potential between Phospholipid Liposome Particle and Glass Surface by Evanescent Wave Light Scattering Microscope Method." Colloid and Surface. 139. 321-328 (1998)
• [文献書誌] H.Matsuoka et al.: "Effects of Counterioin Species on the Dynamics of Polystyrenesulfonate in Aqeous Solution as Studied by Dynamic Light Scattering." J.Chem Phys.109. 6125-6132 (1998)
• [文献書誌] H.Matsuoka et al.: "Direct Estimation of Interaction Potential between Polystyrene Latex Particle and Chemically Modified Glass Surface by Evanescent Wave Ligh Scattering Microscope Method." Coll.Polym.Soi.277. 130-135 (1999)
• [文献書誌] H.Matsuoka et al.: "An Exact Evaluation of Salt Concentration Dependence of Interparticle Distance in Colloidal Crystals by Ultra-small-angle X-ray Scattering. III-Confirmation of Solid-Liquid Transition by 3D-Paracrystal Analysis." Langmuir. 15(2). 573-577 (1999)
• [文献書誌] H.Matsuoka et al.: "Ultra-small-angle Neutron Scattering Study of Colloidal Alloy. I.---Contrast Variation Experiments for Mixture of Hydrogenated and Deuterated Polystyrene Latex in H2O/D2O." Langmuir. 15(2). 293-296 (1999)