複素電気泳動易動度スペクトロスコピーを用いた複雑流体のダイナミクスの研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450033
• Research Institution: THE UNIVERSITY OF TOKYO
• Principal Investigator: 木村 康之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (00225070)
• Keywords: 複雑流体 / 電気泳動易動度スペクトル / 緩和 / リオトロピックラメラ相 / 電気泳動マイクロレオロジー / 動的階層構造

Research Abstract

一般に、複雑流体は内部に様々な空間スケールの構造を内包しているためにその巨視的物性は複雑で十分に解明されているとは言いがたい。本年度は階層的構造を有する複雑流体中にプローブとして荷電コロイド粒子を分散させ、前年度に開発された複素電気泳動易動度スペクトル測定システムを用いてその易動度スペクトルを測定することにより、複雑流体の局所的な輸送現象ならびに力学的性質に関する知見を得ることを目指した(電気泳動マイクロレオロジー)。
具体的には、非イオン性界面活性剤(C_<12>E_5)からなる柔らかい2分子膜が数十nmの繰り返し周期で水中に分散した系(リオトロピックラメラ相)に膜間隔より直径の小さな荷電コロイド粒子を分散させ、その複素電気泳動易動度スペクトル測定を行った。その結果、スペクトルに2つの緩和過程が観測され、低周波ほど易動度が減少し、数Hz以下ではほとんどその易動度がゼロになることがわかった。定量的な解析の結果、これらの緩和が膜間隔(数十nm)ならびに膜の相関長(数百nm)程度の距離でコロイド粒子の自由な拡散を妨げる障壁が存在するために発生していることがわかった。さらにラメラ相の連続体理論を用いて緩和の具体的機構モデル化し、ラメラ相におけるナノスケール構造中での輸送現象を定量的に議論することに成功した。以上のように電気泳動マイクロレオロジーを内部に階層構造を有する複雑流体に適用することにより、その構造中でのナノ粒子のダイナミクスに階層的な構造に対応した動的階層構造が現れることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] D.Mizuno: "Dielectric response in lyotropic lamellar and sponge phases of nonionic surfactant"Physical Review E. (掲載予定). (2003)
• [Publications] D.Mizuno: "Wide band spectroscopy of dynamic electrophoretic mobility"Colloids and Surface A ; Physicochemical and Engineering Aspects. (掲載予定). (2003)