リオトロピック液晶キュービック相の極性‐非極性界面構造の解明

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K03557
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 岡 俊彦 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (60344389)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: リオトロピック液晶 / 共連続キュービック相 / 三重周期極小曲面 / 構造形成 / 両親媒性分子

研究成果の概要

脂質や界面活性剤などの両親媒性分子は水の存在下でリオトロピック液晶となり、ナノメートルスケールで相分離を起こし様々な相構造を形成する。そのうち共連続キュービック相は三重周期極小曲面様の周期構造を持つ。その極性-非極性界面構造はこれまで平均曲率一定曲面に近いと考えられてきた。しかし、単結晶領域を用いたX線構造解析により、1型と2型の共連続キュービック相に共通して界面は三重周期極小曲面に平行であることが明らかとなった。これは界面自由エネルギーの損失よりも、分子鎖の構造エントロピーを大きくした方が有利であるためと考えられた。

自由記述の分野

ソフトマター物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

リオトロピック液晶共連続キュービック相の極性-非極性界面構造は、20年以上にわたり平均曲率一定曲面に近いと考えられてきた。これは界面を直接観測する手法が存在しなかったためである。本研究により共連続キュービック相のX線単結晶構造解析の手法が確立し、界面構造まで調べることができるようになった。これにより界面は三重周期極小曲面に平行であることが明らかとなった。今後は分解能を上げてさらに詳細な構造が明らかになることや、モデルやシミュレーションなどと比較することにより構造形成原理が明らかになることが期待される。