視覚化手法によるコロイド結晶欠陥及び反応速度論に関する基礎的研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63060003
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 伊勢 典夫 京都大学, 工学部, 教授 (00025868)
• 研究分担者: 山中 淳平 福井大学, 工学部, 助手 (80220424) ; 伊藤 研策 京都大学, 工学部, 教務補佐員 (10192494) ; 松岡 秀樹 京都大学, 工学部, 助手 (40165783) ; 北野 博巳 京都大学, 工学部, 助手 (40115829) ; 曽我見 郁夫 京都産業大学, 理学部, 教授 (20065832)
• キーワード: ラテックス / コロイド結晶 / 格子振動 / 格子欠陥 / 結晶生長 / スモルコフスキー理論 / アインシュタインの粘度律 / 電気粘性効果

研究概要

高分子ラテックス分散系におけるコロイド結晶について顕微鏡観察および動的光散乱法による研究を行い、以下の解析を行った。まず格子点の振動が極めて大きく、かつ相隣る格子面間にフォノン類似の相関のあることを見出した。また格子欠陥周辺粒子の振動は異方性であって、欠陥に関するEinsteinモデルの妥当性を裏付けた。また結晶生長について、画像処理装置によって解析を行い、生長過程を通じ一定の粒子間隔を示すフーリェ像が得られること、この粒子間隔を有する規則構造が時間とともに発達するが、このとき比較的小さい構造は短い寿命を有し、破壊されやすく、大きい構造が小さな構造の犠牲の上で発達することを見出した。このことは界面エネルギーの重要性を明示する。また生長が完成するまでの時間は、濃度が高いとき短く、希薄溶液ではかなり長いことが判明した。また温度が低いとき、生長速度は大きく、過冷却度の重要性が示唆された。次に二種のラテックス球が混合後に形成する二量体の数を計数し、これより二体衝突の速度定数を算出し、これをSmoluchowskiの理論値と比較した。この結果、理論値は観測値のほぼ4倍になることが確認され、この差異は流体力学的な因子に由来することが示唆された。このほか、ラテックス分散系の粘度測定を行い、添加塩濃度が高いとき、Einsteinの粘度理論が裏付けられたが、添加塩の濃度が小さいとき、いちじるしい差異が確認された。この原因はラテックス球周辺に形成されるイオン雰囲気の変形による電気粘性効果にあることが判明した。この粘度測定結果は、可溶性イオン性高分子の溶液挙動に関する従来の定説に強い疑問を投げるものである。

研究成果

• [文献書誌] N.Ise,H.Matsuoka,K.Ito: "On the Distortion of an Ordered Structure of Ionic Particles in Suspension on Solution." Macromolecules. 22. 1-7 (1989)
• [文献書誌] K.Ito,H.Okumura,H.Yoshida,N.Ise: "Life Span of a Local Structure in Colloidal Suspensions" Journal of the American Chemical Society. 111. 2347-2348 (1989)
• [文献書誌] N.Ise,H.Matsuoka,K.Ito: "Ordering and Organization in Ionic Solutions and Emulsions" Die Angewandte Makromolekulare Chemie. 166/167. 111-130 (1989)
• [文献書誌] T.Shimobouji,H.Matsuoka,N.Ise,H.Oikawa: "Small-angle X-ray Scattering Studies on Nonionic Microemulsions" Physical Review A. 39. 4125-4131 (1989)
• [文献書誌] H.Kitano,C.Yan,Y.Maeda,N.Ise: "Direct Examination of Chemical Kinetic Law by Visual Imasery.IV" Biopolymers. 28. 693-702 (1989)
• [文献書誌] 北野博巳,伊勢典夫: "会合・認識過程の動力学" 高分子. 38. 824-827 (1989)
• [文献書誌] H.Kitano,N.Kato,N.Ise: "Mutual Recognition between Polymerized Liposomes" Journal of the American Chemical Society. 111. 6809-6813 (1989)
• [文献書誌] N.Tanaka,H.Kitano,N.Ise: "Raman Spectroscopic Study of the Ionization of Polyelectrolytes" Macromolecules. 22. 2652-2656 (1989)
• [文献書誌] J.Yamanaka,H.Matsuoka,H.Kitano,N.Ise: "Revisit to the Intrinsic Viscosity-Molecular Weight Relationship of Ionic Polymers.I" Journal of Colloid and Interface Science. 134. 92-106 (1990)
• [文献書誌] J.Yamanaka,H.Matsuoka,H.Kitano,M.Hasegawa,N.Ise: "Revisit to the Intrinsic Viscosity-Molecular Weight Relationship of Ionic Polymers.II" Journal of American Chemical Society. 112. 587-592 (1990)
• [文献書誌] H.Yoshida,K.Ito,N.Ise: "Microscopic Observation and Quasielastic Light-Scattering Measurements of Colloid Crystals" Journal of the American Chemical Society. 112. 592-596 (1990)
• [文献書誌] I.Sogami,T.Yoshiyama: "Kossel Line Analysis on Crystallization in Colloidal Suspensions" Phase Transitions.
• [文献書誌] Matsuoka,H.;Tanaka,H.;Iizuka,N.;Hashimoto,T.;Ise,N.: "Elastic Scattering from Cubic Lattice Systems with Paracrystalline Distortion II" Physical Review B.
• [文献書誌] Ito,K.;Okumura,H.;Yoshida,H.;Ise,N.: "Growth of Local Structure in Colloidal Suspensions" Physical Review B.
• [文献書誌] Tanaka,N.;Kitano,H.;Ise,N.: "Raman Spectroscopic Study of Hydrogen Bonding in Aqueous Carboxylic Acid Solutions" Journal of Physical Chemistry.
• [文献書誌] H.Kitano,N.Ise: "Polymer Association Structures" American Chemical Society, 362 (1989)