2002 Fiscal Year Annual Research Report
コロイド粒子系における自己組織化現象の解明とその応用に関する研究
Project/Area Number |
01J05182
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
森本 久雄 東京大学, 大学院・工学系研究科, 特別研究員(PD)
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Keywords | コロイド / 微粒子 / 自己組織化現象 / 複雑液体 |
Research Abstract |
本研究の目的は,液体中に分散された数nmからサブミクロンサイズの微粒子系(コロイド粒子系)において発現する自己組織化現象を理論的・実験的に明らかにし,その工学的応用について検討することである.今年度得られた研究成果を以下にまとめる. 1.理論的解析 モンテカルロ法および平衡・非平衡ブラウン動力学法により,強磁性コロイド粒子系のクラスター形成およびレオロジー特性について解析を行った.まず,粒子間相互作用が強くなく,粒子がほとんどクラスターを形成せずに分散した系を対象に,その交流磁場中におけるレオロジー特性をせん断流を与えた非平衡ブラウン動力学法により解析した.せん断流中で回転する強磁性粒子に交流磁場を印加すると,ある周波数領域において粒子の回転が加速されて,みかけの粘度が負の値を示した.本研究では,この負の粘度効果と粒子回転運動モードの関係を詳細に解析した.さらに,より粒子間相互作用が強い系における交流磁場中の強磁性粒子のクラスター形成について解析した.今後は,このクラスター構造の詳細およびそのレオロジー特性について解析する. 2.実験による解析 回転磁場中における常磁性コロイド粒子のクラスター形成の顕微鏡観察を行った.磁場の回転によって,磁場方向に沿ったチェーンクラスターは回転するが,その長さや太さは磁場強度および回転の周波数に応じて変化がみられた.本研究では,このクラスター構造と回転磁場の強度および周波数との関係について解析を行った.また,光散乱法を用いた微粒子のクラスター形成観察実験システムの開発,および常磁性コロイド粒子を用いた予備実験を実施した.本システムを用いた実験により,磁場中における常磁性コロイド粒子のクラスター形成および平衡状態におけるクラスターサイズ分布が観測された. 本年度は,数値流体力学,電磁流体力学および熱工学の国際会議等に参加し,成果発表を行った.
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Research Products
(5 results)
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[Publications] T.Ukai et al.: "Equilibrium patterns of chain clusters composed of ferromagnetic particles in an external magnetic field"International Journal of Modern Physics B. 16. 2352-2356 (2002)
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[Publications] M.Ishikawa et al.: "Particle ordering at the initial stage of colloidal crystallization : implication for non-classical behavior"Journal of Crystal Growth. 237. 1825-1830 (2002)
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[Publications] H.Morimoto et al.: "Nonequilibrium Brownian dynamics analysis of negative viscosity induced in a magnetic fluid subjected to both ac magnetic and shear flow fields"Physical Review E. 65. 061508 (2002)
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[Publications] M.Ishikawa et al.: "Growth of colloidal crystals under microgravity"International Journal of Modern Physics B. 16. 338-345 (2002)
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[Publications] F.Stoian et al.: "Cluster growth and structures of Lennard-Jones molecules near the critical point"Microscale Thermophysical Engineering. 6. 15-30 (2002)