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2013 年度 実績報告書

荷電コロイド結晶を用いた不純物粒子拡散素過程の視覚化

研究課題

研究課題/領域番号 24750132
研究機関名古屋市立大学

研究代表者

豊玉 彰子  名古屋市立大学, 薬学研究科(研究院), 講師 (50453072)

キーワードコロイド / コロイド結晶 / 不純物排除
研究概要

金属や半導体など結晶材料の諸特性は、結晶中の不純物の種類や量により著しく影響される。特に、不純物原子/分子の材料中での拡散は、材料の変形や酸化、成分の析出などに影響する。不純物拡散の解明には、不純物が作る格子欠陥近傍の1原子/分子のミクロな拡散過程の理解が必要であるが、その直接観察は困難であり、これまで結晶のマクロ特性から拡散機構が推定されてきた。一方、荷電したコロイド微粒子が水媒体中で静電反発により形成する「コロイド結晶」は、一粒子のその場・実時間観察が可能なモデル系である。そこで、不純物粒子添加によりコロイド結晶に格子欠陥を作り、その近傍の粒子の拡散過程を光学顕微鏡観察し、マクロな不純物の挙動と比較検討することを目的とし、本研究を行った。
今年度は、エマルジョンフリー乳化重合法で合成したポリスチレン粒子/水分散系に対して、不純物として蛍光粒子を少量添加した系を対象として観察を行った。蛍光顕微鏡にハイスピードカメラを接続して粒子運動の動画を取得した。対物レンズは油浸対物レンズ(100×)を用いた。得られた動画を、二次元動画解析ソフトにより解析した。ポリスチレン粒子と蛍光粒子は混晶を形成し、格子振動を示した。格子振動においては、結晶格子の平衡位置の周りで微小な振動のみが観察されるため、通常蛍光粒子の位置は時間によらずほぼ一定であった。しかしながら粒子濃度など実験条件を選ぶことで、結晶中の不純物粒子が拡散する様子を一粒子単位で観察することに成功した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Exclusion of impurity particles in charged colloidal crystals2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshizawa, A. Toyotama, T. Okuzono and J. Yamanaka
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 10 ページ: 3357-3361

  • [雑誌論文] Recrystallization and Zone Melting of Charged Colloids by Thermally Induced Crystallization2013

    • 著者名/発表者名
      M. Shinohara, A. Toyotama, M. Suzuki, Y. Sugao, T. Okuzono, F. Uchida, and J. Yamanaka
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 29 ページ: 9668-9676

  • [雑誌論文] Impurity Partitioning During Colloidal Crystallization.2013

    • 著者名/発表者名
      J. Nozawa, S. Uda, Y. Naradate, H. Koizumi, K. Fujiwara, A. Toyotama, J. Yamanaka
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 117 ページ: 5289-5295

    • DOI

      10.1021/jp309550y

    • 査読あり
  • [学会発表] 界面活性剤の吸着を利用した荷電コロイドの温度誘起結晶化2013

    • 著者名/発表者名
      豊玉彰子、山本政彰、中村友紀、奥薗透、山中淳平
    • 学会等名
      第43回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      長野市生涯学習センター
    • 年月日
      20131106-20131108
  • [学会発表] 荷電コロイドの一方向成長に伴う不均一性2013

    • 著者名/発表者名
      山中淳平、豊玉彰子、奥薗透
    • 学会等名
      第43回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      長野市生涯学習センター
    • 年月日
      20131106-20131108
  • [学会発表] イオン性界面活性剤共存下における荷電コロイドの温度誘起結晶化2013

    • 著者名/発表者名
      豊玉 彰子, 山本 政彰, 中村 友紀, 沖塚 翔太, 飛永 あゆみ, 大橋 良章, 岡地 真奈美, 奥薗 透, 山中 淳平
    • 学会等名
      第64回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      20130918-20130920
  • [学会発表] 塩基拡散場におけるコロイド粒子の泳動2013

    • 著者名/発表者名
      山中 淳平, 豊玉 彰子, 奥薗 透
    • 学会等名
      第64回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      20130918-20130920
  • [図書] "Pattern Formation" chapter52013

    • 著者名/発表者名
      S. Kinoshita Ed. J. Yamanaka, T. Okuzono, and A. Toyotama
    • 総ページ数
      280
    • 出版者
      Elsevier

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公開日: 2015-05-28  

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