両親媒性複雑液体の圧力誘起構造相転移とそのダイナミクス・カイネティクス

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12640377
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 瀬戸 秀紀 広島大学, 総合科学部, 助手 (60216546)
• 研究分担者: 長尾 道弘 東京大学, 物性研究所, 助手 (90301150) ; 武田 隆義 広島大学, 総合科学部, 助教授 (70034593)
• キーワード: 中性子小角散乱 / 中性子スピンエコー / メゾスコピック構造 / 両親媒性 / マイクロエマルジョン / 圧力誘起構造相転移 / リン脂質人工モデル膜系 / インターデジテイション相

研究概要

本研究は界面活性剤や脂質など親水基・疎水基の双方を持つ両親媒性分子が水や油と共に形成する複雑液体系を対象とし、これらが作る数十〜数百オングストローム程度の特徴的長さのメゾスコピック構造の圧力依存性を調べ、その構造形成要因を探るのが目的である。我々はこれまで界面活性剤AOT、重水、デカンからなる系について圧力誘起構造相転移が起きることを示し、その特徴を温度依存性と比較することにより明らかにしてきた。そこで本研究では、まず同様の系を取り上げ、中性子小角散乱、及び中性子スピンエコー法を用いて温度変化、圧力変化について更に詳細に調べた。その結果、希薄droplet系は温度変化、圧力変化によって同様に相分離するが、膜の弾性係数の温度、圧力依存性は異なっている事が分かった。この結果は膜が温度上昇と共に柔らかくなるのに対して圧力上昇により硬くなると解釈でき、膜の構造変化の要因が温度、圧力により違っているという描像を裏づける結果となった。
次に我々は研究対象を生体モデル膜物質であるリン脂質系に拡張し、DPPC/水系を加圧した場合に現れるインターデジテイション相(L_βI相)の特徴について、中性子小角散乱とX線小角散乱により調べた。この結果、L_α相、P_β相、L_βI相の3重点付近の温度、圧力領域に膜の繰り返し周期が通常の2倍程度の大きさになる新しい長周期構造を見いだした。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kawabata, M.Nagao, H.Seto, T.Takeda: "NEUTRON SPIN ECHO STUDIES ON EFFECTS OF TEMPERATURE AND PRESSURE IN DYNAMICS OF A TERNARY MlCROEMULSION"Studies in Surface Science and Catalysis. 132. 209-212 (2001)
• [文献書誌] T.Takeda, Y.Kawabata, H.Seto, S.Kimura, S.K.Ghosh, M.Nagao: "Neutron Spin Echo Investigations on Slow Dynamics in Complex Fluids Involving Amphiphiles"Studies in Surface Science and Catalysis. 132. 205-208 (2001)
• [文献書誌] S.Komura, T.Takeda, Y.Kawabata, S.K.Ghosh, H.Seto, M.Nagao: "Dynamical fluctuation of the mesoscopic structure in ternary C_<12>E_5-water-n-octane amphiphilic system"Physical Review E. 63. 41402 (2001)
• [文献書誌] M.Nagao, H.Seto, Y.Kawabata: "Carbon Number Study on Self-Assemble Mechanisms in AOT/D_2O/n-alkane Microemulsion Systems"Journal of the Physical Society of Japan. 70,Supple.A. 335-337 (2001)
• [文献書誌] Y.Kawabata, M.Nagao, S.Satoh, H.Seto, T.Takeda: "Development of the Measurement System of Neutron Spin Echo Spectrometer ISSP-NSE at JRR-3M"Journal of the Physical Society of Japan. 70,Supple.A. 445-447 (2001)
• [文献書誌] T.Takeda, Y.Kawabata, H.Seto, S.Kimura, M.Nagao: "Neutron Spin Echo Investigations on Dynamics in Ternary C_<12>E_5/n-octane/D_2O and DPPC/D_2O/CaCl_2 Amphiphilic systems"Journal of Physical Society of Japan. 70,Supple.A. 323-325 (2001)
• [文献書誌] K.Funayama, T.Imae, K.Aoi, K.Tsutsumiuchi, M.Okada, H.Seto, M.Nagao: "Characterizations of Sugar Ball in Solution by SANS and NSE"Journal of Physical Society of Japan. 70,Supple.A. 326-328 (2001)
• [文献書誌] S.Komura, T.Takeda, Y.Kawabata, S.K.Ghosh, H.Seto, M.Nagao: "Hydrodynamic interactions in structural fluctuation of a ternary amphiphilic system C_<12>E_5/water/n-octane"The European Physics Journal E. 5. 329-336 (2001)
• [文献書誌] H.Seto, M.Nagao, Y.Kawabata, T.Takeda: "A pressure-induced structural phase transition of dense droplet microemulsions studied by small-angle x-ray scattering."The Journal of Chemical Physics. 115. 9496-9502 (2001)
• [文献書誌] M.Nagao, H.Seto, Y.Kawabata, T.Takeda: "Effects of Temperature and Pressure on Phase Transitions in a Ternary Microemulsion System."The Journal of Chemical Physics. 115. 10036-10044 (2001)