| 研究課題/領域番号 |
18K03555
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
菱田 真史 筑波大学, 数理物質系, 助教 (70519058)
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| 研究分担者 |
秋山 良 九州大学, 理学研究院, 准教授 (60363347)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | コロイド / 電気二重層 / DLVO理論 |
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| 研究実績の概要 |
本申請者らは、電解質溶液中で積層した荷電二重膜において、電気二重層相互作用がＧｏｕｙ－ＣｈａｐｍａｎやＤｅｂｙｅ－Ｈｕｃｋｅｌが100年ほど前に提唱したのとは全く異なる機序で働くことを発見した（Ｍ. Ｈｉｓｈｉｄａ ｅｔ ａｌ., Ｐｈｙｓ. Ｒｅｖ. Ｅ, ２０１７）。しかし、過去の理論の問題点や新しい理論の適用可能範囲などはいまだ不明確である。電気二重層相互作用はソフトマター間の相互作用でも最も重要なものの一つであり、コロイド化学や生物学などにも広く関係するため、その起源の精査は必要不可欠かつ急務の課題である。そこで、本研究では本成果に立脚し、電気二重層相互作用の起源をあらためて問い質し、新たな理論体系を構築することを目指して研究を行っている。
２０１８年度は、まず申請者らの新規理論の適用可能範囲を実験的に調べるために、球状コロイドを用いて平衡のコロイド間距離の測定を行った。実験はＸ線小角散乱を高エネルギー加速器研究機構のＰｈｏｔｏｎ Ｆａｃｔｏｒｙで行った。構造因子を求めるために、全体の散乱強度および形状因子を実験的に求め、それらから構造因子を算出した。その結果、これまで荷電性膜同士で見られていた添加副イオンの価数依存性が球状コロイドでも観測することができた。このことは、球状コロイドの凝集系でも過去の理論が適用できないことを意味している。価数依存性も膜系で見られたものと同じであり、我々が新しく提唱しているモデルで予想される順と同じとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
新規理論の適用範囲を求めるために、種々の系で実験を行うことは必須であり、最も基本的な系である球状コロイド系でうまく平衡コロイド間距離を求めることができたことは重要で、研究が計画通り進んでいるといえる。今後も計画通り、計算機実験との比較や理論的な考察など行っていく予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は、研究計画通りに研究が進んだ。そのため、今後もこれまでの計画通りに研究を進めていく。具体的には、研究分担者と協力して計算機実験を行い、我々の実験結果との比較を行う。とくに計算機実験ではコロイド濃度が無限に低い条件でしか計算できないために、実験でもコロイドの濃度依存性について調べていく。また、過去の理論と我々のモデルの齟齬がどこにあるのかを調べる。具体的にはDLVO理論とGibbs-Donnan平衡との関係性を調べる。
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