田中 肇研究室 ソフトマターの物理 東京大学 工学系研究科 物理工学専攻 東京大学 生産技術研究所 基礎系部門
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高分子・液晶・コロイド・膜・タンパク質液体・ガラス・ゲル光とソフトマター
流体系の相分離粘弾性相分離(高分子溶液)粘弾性相分離(コロイド・タンパク質溶液)粘弾性相分離(シミュレーション)ブロックコポリマーのミクロ相分離ぬれと相分離外場下での流体系の相分離(流動・温度勾配)スメクチック液晶の動的構造制御高分子溶液の動的臨界現象高分子鎖のコイル・グロビュール転移コロイドを用いた非平衡現象の直接観察コロイド系の新しいシミュレーション手法荷電コロイドの電気泳動荷電コロイドの凝集空間拘束下での膜の秩序化膜系の流動誘起相転移MLVの核形成・成長膜の相転移と構造形成液晶マイクロエマルションコロイド・液晶複合系液晶・等方液体系の相分離膜・コロイド複合系における自発的粒子分別

膜・コロイド複合系における自発的粒子分別

膜・コロイド複合系における自発的粒子分別 我々は,コロイドと膜の複合材料,また,タイプの異なる揺らぎがどのように結合するかといった興味から,コロイドを膜間に分散したラメラ相,スポンジ相について研究を行なっている.例えばコロイドの運動を電場で制御することで,膜の配向秩序を制御可能であることなどを明らかにしてきた.この過程で,以下のような興味深い現象を発見した.コロイドを膜間に均一に分散したスポンジ相を形成する.そして,そのスポンジ相の温度を上昇することで,濃いスポンジ相と水相 (ミセル相) の 2相共存域で相分離させる.このとき,水相は,膜 (おそらく単分子膜) で分割されたセル状の領域に分割される.コロイドを入れない膜系においては,この領域は全て等価な水相とみなせる.ところが,驚くべきことに,コロイドを含む系の場合,図に示すようにコロイドを含む相と含まない (水のみの) 相が必ず隣り合わせになることが明らかとなった.このことは,等価に見えた水の相が,もともとパリティを持っていたことを強く示唆する.このような膜の内と外の対称性を破る相転移として,Cates や Roux により提案された対称・非対称スポンジ相転移が頭に浮かぶ.もともと,水相とスポンジ相の共存状態は,水相のミセルを極端な著しく非対称なスポンジ相として捉えると,非対称・対称スポンジの共存状態みなすことができる.このような考え方に立つと,均一なスポンジから共存状態に移行する際,膜の表と裏の対称性が破れ,幾何学的な制約から,広々とした外側の領域に粒子は吐き出され,窮屈な内側には粒子が全く存在しない状態が形成されたと考えている.この後のドメインの粗大化の過程では,パリティは完全に保存される.このパリティの保存はある意味では,膜に端などの欠陥が存在しないことを強く示唆している.

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