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

膜の相転移と構造形成

膜の相転移と構造形成 ソフトマターの相分離は,ヘテロな空間構造を自発的に,ボトムアップで形成する現象として,様々な材料形成や自然界における構造形成に関わっている (例えばガス・高分子の相分離による発泡スチロールなど).ソフトマターの特徴の一つである 「メゾスケールの秩序を持つ相」 の相分離においては,しばしば興味深いパターンが現れるが,その形成機構には未解明な点が多い.そこで本研究では基本的な (低次元の) 秩序であるスメクチック秩序が相分離パターン形成にどのように影響するのかを実験により調べた.リオトロピック液晶をラメラ一相状態 (スメクチック秩序) から昇温し,ラメラ・スポンジ相 (等方相) 共存状態への相分離キネティクスを観察したところ,相分離の速さと濃度によって3つの特徴的なパターンが形成されることが分かった:(i) 相分離が遅い場合,少数相が液滴を形成する (流体-流体相分離).(ii) 相分離が速い場合,少数相であるラメラの過渡的ネットワークが形成される (粘弾性相分離).(iii) その中間では,スメクチック構造により安定化された,ラメラのフォーム構造が形成された (図).これは1枚の膜で仕切られる通常のものとは異なる新規なフォーム構造であり,これまでのフォーム構造にはない特徴を有している.このように相分離の動的プロセスとスメクチック秩序の競合により全く異なる空間構造が形成されることを見出し,その物理的機構の一端を解明した.

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