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濃厚溶液中のナノ・ミクロン微粒子の分散状態を、希釈・乾燥することなくそのままの状態で定量的に評価する超音波散乱法による構造・物性研究を展開した。この超音波散乱解析は、光散乱やX線散乱法と同様に微粒子から散乱する信号を捉え、運動状態やミクロ構造を解析する新しい手法である。本研究では、液体中に分散する微粒子の(1) 粒径分布、(2) 液中の粒子１個の弾性率に加えて、新たに(3)電場や力学的刺激に対する応答を同時に定量化できる超音波システムを開発し、ナノ粒子やポリマーを被覆した微粒子の被覆環境や分散安定性に関する新しい構造・物性研究を行った。
最終年度である2021年度は、超音波散乱法を駆使した主に３つの研究を行った。１つ目は油滴が固体微粒子で被覆されて安定化されたPickeringエマルションの被覆構造の研究である。超音波散乱法は、光やX線散乱法などの基本技術と同様に、粒子の構造解析が行える技術であるが、可視光の波長を超える大きな構造体に局在化する非常に小さなナノ粒子を同時に捉えることは従来法では困難であった。さらに超音波の従来法では固体粒子の存在を無視して単純な油滴として解析が行われてきた。ナノ粒子で被覆された粒子をコアシェルモデルで再現し、予見する技術を新たに提案した。２つ目は液体中に浮遊する１個の微粒子の硬さをそのままの状態で解析する研究である。単純な粘性液体もしくは弾性固体しか使えたなかった手法を新たに粘性損失と弾性効果の両方を含めて方程式をたて、厳密に決定できる方法論を確立した。そして３つ目は微粒子の集合体を定量的に解析する技術を駆使した抗原抗体反応の高感度検出に関する研究である。抗原抗体反応によって形成される凝集体を超音波で検出するものであるが、従来法よりも数桁低い濃度でも検出できる新しい動的な方法論を提案した。これらの成果は全て査読制の国際雑誌で論文発表を行った。
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