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2019 年度 実績報告書

泡沫状態の物理的起源と特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H02945
研究機関首都大学東京

研究代表者

栗田 玲  首都大学東京, 理学研究科, 准教授 (20579908)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード泡沫 / 非平衡 / 臨界現象
研究実績の概要

泡沫とは,気体の泡を液体中に高密度に閉じ込めた状態であり,ソフトジャミングシステムともよばれる.このような状態は,様々な場面で見ることができる.例えば,石鹸泡や消泡剤といった日常的な場面に加え,乾燥から身を守るために泡で身体をコーティングする虫や泡の中に卵を産み外敵から守るモリアオガエルなど生態系でも泡沫は利用されている.泡沫は,安定状態ではなく,時間とともに壊れ気泡が抜けていき,最終的には単なる水滴になっていく.
泡沫は,気体が高密度に詰まっていることにより,弾性を有している.このため,泡が形状を保持できる.弾性率は液体分率によって変化し,液体分率の増加とともに低下していく.一方で,泡沫は時間とともに崩壊することで,液体分率は増加する.泡沫の利用にとって,この崩壊過程を理解することは重要であると考えられている.
崩壊過程の一つに,泡沫が一気に崩壊する協同的崩壊がある.この協同的崩壊は,一番破壊的な崩壊過程であるにもかかわらず,その機構についてほとんどわかっていなかった.我々は,協同的崩壊過程を高速度カメラを用いて直接観察を行った.その結果,伝搬モードと貫通モードの2種類が存在することがわかった.さらに,液体分率の大きい泡沫では,協同的な再配置が起こることを見出し,動的な臨界現象を示す初めての実験例となた.これらの結果は,泡沫の理解へ重要な知見であるとともに,安定性につながる産業的にも有意義な結果であると考えている.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Mechanism behind columnar pattern formation during directional quenching-induced phase separation2020

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Tsukada and Rei Kurita
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 2 ページ: 013382

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.013382

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Formation mechanism of hierarchical structure of crystal morphology in a sessile droplet2020

    • 著者名/発表者名
      Morinaga Kouki、Tani Marie、Kurita Rei
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 2 ページ: 013098

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.013098

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Drastic enhancement of crystal nucleation in a molecular liquid by its liquid?liquid transition2019

    • 著者名/発表者名
      Kurita Rei、Tanaka Hajime
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 116 ページ: 24949~24955

    • DOI

      https://doi.org/10.1073/pnas.1909660116

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A topological transition by confinement of a phase separating system with radial quenching2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukada Tsuyoshi、Kurita Rei
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 15764

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s41598-019-52037-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Active hole generation in an ionic liquid droplet into a binary solvent2020

    • 著者名/発表者名
      Rei Kurita
    • 学会等名
      Active Matter Workshop 2020(Meiji University)
    • 国際学会
  • [学会発表] Collective relaxation dynamics in the foam near the jamming point2019

    • 著者名/発表者名
      Naoya Yanagisawa and Rei Kurita
    • 学会等名
      2019 International Workshop on Glass Physics in Beijing(Beijing, China)
    • 国際学会
  • [学会発表] Statical and dynamical properties of a foam2019

    • 著者名/発表者名
      Rei Kurita
    • 学会等名
      6th I2plus Workshop -Wetting and Related Phenomena-(Tokyo University of Science, Japan)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 2成分混合系における異常対流2019

    • 著者名/発表者名
      栗田 玲
    • 学会等名
      第3回キッチン地球科学研究集会(東京大学地震研究所)
    • 招待講演
  • [学会発表] 泡沫の協同的緩和ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      柳沢 直也, 栗田 玲
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会(2019年)(岐阜大学柳戸キャンパス)
  • [備考] 【研究発表】揺らぎが結晶化を促進する ~結晶化の新しい制御法~

    • URL

      https://www.tmu.ac.jp/news/topics/22541.html

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公開日: 2021-01-27  

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