Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

近年、物質が界面近傍において特異的に示す構造や物性が注目を集めている。特に電場や磁場、温度などの外場に対して敏感に応答する液晶や高分子・生体系などの複雑流体は、それが固体と接するとき界面が持つ異方形状や界面吸着分子が作る静電層などの影響を受け、バルク中とは異なった構造やふるまいを示すものが多い。この構造を調べるため、界面のごく近傍における液体のダイナミクスを調べる新しい手法として動的エバネセント光散乱法の開発に着手した。エバネセント光は全反射条件において固液界面から液体側に一波長程度しみだす光であり、この光を動的光散乱測定のプローブとして用いることにより、界面の近傍における分子のダイナミクスを抽出して調べることができる。本研究の目的は、動的エバネセント光散乱法を開発して界面近傍物性の新しい測定手段を確立し、これを用いて界面と分子や分子集合体との相互作用をミクロなレベルで研究することである。
本研究ではまず微小粒子によるエバネセント光の散乱からその拡散運動を調べる動的エバネセント光散乱法を開発し、その界面近傍の動的物性測定手段としての性能の評価を行った。さらにこの装置を用いて界面近傍における微小球状粒子のブラウン運動の測定を行い、自由空間中とは異なる熱揺らぎ現象を見出した。結果について、界面との流体力学的相互作用を考慮した揺動散逸定理を用いて考察した。
これに加えてさらに、エバネセント波からエバネセント波への散乱過程という現象に着目した新しい光散乱法であるフラストレートエバネセント光散乱測定法の開発を行った。
これらの研究の結果、界面近傍における微小粒子の異方的拡散係数や流体の粘性を決定する新たな手法を確立することができた。この技術は、固液界面において特異な物性を示す液晶や高分子吸着膜などの微視的な構造とダイナミクスを研究する上で有力な手段となることが期待される。

【研究分担者】
坂本直人	東京大学	生産技術研究所	助手	(Kakenデータベース)
酒井啓司	東京大学	生産技術研究所	助教授	(Kakenデータベース)