1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/pdf/04softmatter-2.pdf · 中性子小...
TRANSCRIPT
![Page 1: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/1.jpg)
1. 1. 概説概説
1. 複 系としての側面2. 構造の階層性3. メゾ(ナノ)スケールの構造4. 代表的な実験手法5. 分子6. コロイドと両親媒性物7. 液晶
![Page 2: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/2.jpg)
複 系としての側面複 系としての側面
生物細胞
生体膜
原子分子
結晶
![Page 3: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/3.jpg)
液体と固体液体と固体
固体:弾性=外力により「変形」する
液体:粘性=外力により「流れる」
複 流体:粘弾性=弾性体としての性 と流体としての性
![Page 4: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/4.jpg)
構造の階層性構造の階層性
10-10 10-8 10-6 10-4
micro-scaleeso mesoeso-scalea maacro-scale
m
![Page 5: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/5.jpg)
メゾ(ナノ)スケールの物理メゾ(ナノ)スケールの物理
10-10 10-8 10-6 10-4 m
22 /~/ dxti yy -∂∂∂h
xdtxd -~/ 22
)(~/ tdtdx x
量子力学古典力学
現象論的理
ゆらぎとエネルギー散逸
![Page 6: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/6.jpg)
「ソフトマターの物理」の特徴「ソフトマターの物理」の特徴
構造の階層性マクロ>μmメゾ~10nmミクロ<nm
動的振舞い平衡揺らぎ平衡構造
熱統 力学
量子力学
現象論的アプローチ
熱力学
平衡統 力学
![Page 7: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/7.jpg)
実験手法実験手法
顕微法(光学顕微 、 子顕微 、原子力間顕微 )
散乱法(光散乱、X線散乱、中性子散乱)
レオロジー
核磁気共鳴外分光法・ラマン分光法誘 分光法
熱量測定法
コンピューターシミュレーション
構造
力学応答
分光法
![Page 8: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/8.jpg)
構造を べる手法構造を べる手法
10-10 10-8 10-6 10-4
micro-scaleeso mesoeso-scalea maacro-scale
m
光学顕微子顕微
原子力間顕微
子線回折
X線回折
中性子散乱
光散乱
![Page 9: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/9.jpg)
ナノ構造を「見る」方法ナノ構造を「見る」方法
子顕微
AFM
X線小 散乱
中性子小 散乱
中性子スピンエコー法
ソフトマターを「生」で見ることができる
![Page 10: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/10.jpg)
代表的なソフトマター代表的なソフトマター
分子液晶コロイドエマルション両親媒性分子膜ガラス粉体...
分子
コロイドエマルション両親媒性分子膜
液晶
![Page 11: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/11.jpg)
分子分子
工学 分子化学科のホームページより
![Page 12: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/13.jpg)
粗視化した 分子鎖粗視化した 分子鎖ランダム・フライト・モデル バネ・ビーズモデル
格子モデル
![Page 14: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/14.jpg)
ブロック共重合体ブロック共重合体
![Page 15: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/15.jpg)
分子の折り畳み分子の折り畳み
![Page 16: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/16.jpg)
荷 分子としての荷 分子としてのDNADNA
Full length 57mmG
T4DNA
T4 DNA: 166kbp 全 57 mm
Cationicsurfactant
TEM像
![Page 17: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/17.jpg)
ゲルゲル
![Page 18: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/19.jpg)
コロイドと両親媒性分子コロイドと両親媒性分子
コロイド
原子・分子の集合が分散してミクロに不均一な構造を持つ物
液体 in 気体:エアロゾル( 、 、ヘア・スプレー)固体 in 気体:エアロゾル(煙、花粉)気体 in 液体:泡(汚染河川、消化器)液体 in 液体:エマルション(牛乳、マヨネーズ、生体膜)固体 in 液体:コロイド・ゾル(粘土、 液、インク)気体 in 固体:固体の泡(軽石、発泡スチロール)液体 in 固体:液泡性材料(オパール、真珠、筋肉)固体 in 固体:固体サスペンション(木材、 、合金)
![Page 20: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/20.jpg)
両親媒性分子両親媒性分子
![Page 21: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/21.jpg)
生体膜生体膜
親水基
疎水基
![Page 22: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/22.jpg)
ミセルミセル
![Page 23: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/23.jpg)
スポンジスポンジ
![Page 24: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/24.jpg)
様々な凝集構造様々な凝集構造
![Page 25: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/25.jpg)
マイクロエマルションマイクロエマルション
![Page 26: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/26.jpg)
マイクロエマルションのモデルマイクロエマルションのモデル
Ginzburg-Landau
Ginzburg-LandauGinzburg-Landau型現象論
F = ∫d3r AF2 + B(—F)2 + C(∆F)2
F(r) = fwater(r) - foil(r) r
1
-1 oil
water
スピン格子模型H = -S{JSiSj + KSi
2Sj2 + C1(SiSj
2 + Si2Sj)}
- L S Si(1-Sj2) Sk
水 : 水 : 水 : Si= +1界面活性剤 : 界面活性剤 : 界面活性剤 : Si= 0
油 : 油 : 油 : Si= -1
![Page 27: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/27.jpg)
界面弾性模型
R1
R2
mean curvature H =12
1R1
+1R2
Ê
ËÁ
ˆ
¯˜
Gaussian curvature K =1R1
1R2
Ebend = k(H -1Rs
)2 + kKÈ
ÎÍ
˘
˚˙Ú dS
spontaneous curvature
saddle-splay modulusbending modulus
W. Helfrich, Z. Naturforsch. C28 (1973) 693
![Page 28: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/28.jpg)
液晶液晶
Liquid Crystal Display
Bilogical System
![Page 29: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/29.jpg)
液体と結晶の中間状態液体と結晶の中間状態
液体 結晶液晶
![Page 30: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/30.jpg)
サーモトロピック液晶サーモトロピック液晶
isotropic
nematic
smectic A
smectic C
温度
![Page 31: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/31.jpg)
いろいろな相いろいろな相
chiral smectic C
columner
![Page 32: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/32.jpg)
リオトロピック液晶リオトロピック液晶
溶液の濃度によって形成される液晶
![Page 33: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/33.jpg)
配向秩序配向秩序
b
n
X
Y
Z
P2= cos2 b -32
12
配向秩序変数
![Page 34: 1. 概説 - research.kek.jpresearch.kek.jp/people/seto/PDF/04Softmatter-2.pdf · 中性子小 S散乱 中性子スピンエコー法 ソフトマターを「生」 で見ることができる](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041502/5e22cad71f1e532d0876b441/html5/thumbnails/34.jpg)
まとめまとめ
ソフトマターの特徴
・複 流体:粘弾性・階層構造、特にメゾスケールの構造・熱揺らぎの重要性、平衡揺らぎと 平衡構造・新しい対称性と秩序