濁度によらない新しい動的光散乱測定技術の高分解能化および周波数領域拡張の実現

不依赖于浊度的新型动态光散射测量技术实现更高分辨率和频率范围扩展

• 批准号: 20K04505
• 负责人: 高木 晋作
• 金额: $ 2.25万
• 依托单位: Tokyo City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04505/
• 关键词: 動的光散乱; 二重ロックイン検波; 多重散乱; 光強度変調; Davidson-Cole関数; ソフトマター; 二重ロックイン検出; コロイド

白濁した試料中の粒子の運動を動的光散乱法で研究しようとすると、光が多重散乱されるため、測定結果（スペクトル）が歪んでしまう弊害があった。われわれが開発した新しい測定法は、多重散乱が強く起こる白濁試料に対しても多重散乱成分を完全に排除した分光が可能であるが、白濁試料中の粒子運動を調べるのに必要な低周波数領域では、より高い周波数分解能を必要とした。そこで、本研究では二重ロックイン検出を用いた測定法の高分解能化および低周波数領域への拡張を図った。本研究に必須のレーザー光源が不調であったため、当該年度の大半で実験ができずにいたが、その間、二重ロックイン検出法の理論の構築を進めるとともに、これまでの測定結果をCole-Coleプロットで解析した。このCole-Coleプロットによるこれまでの測定結果の解析を進める過程で、界面活性剤水溶液のつくるミセル粒子の散乱スペクトルの形状が、単分散コロイド懸濁液の散乱スペクトルと比較して歪んでいることが見いだされた。さらなる解析から、誘電緩和分光において緩和時間に分布がある系でみられるDavidson-Cole型の現象論的フィッティング関数と類似の関数を仮定することでより精確な評価が可能であることがわかった。これまでDavidson-Cole型フィッティング関数は波数依存性を示さないと考えられてきたが、本研究により「波数依存型Davidoson-Cole関数」が初めて提唱されることになる。ただし、Davidson-Cole関数による評価に対しても、低周波数領域のデータ点数不足が課題である。この解決には本研究の高分解能化が必須であり、レーザー光源が新調されたため残りの期間で精力的に研究を進めたい。

当尝试使用动态光散射研究浑浊样品中颗粒的运动时，存在一个问题，即测量结果（光谱）由于光的多次散射而失真。我们开发的新测量方法能够进行完全消除多重散射成分的光谱分析，即使对于多重散射强烈发生的混浊样品也是如此，但很难在研究混浊样品中的粒子运动所需的低频范围内进行光谱分析。需要更高的频率分辨率。因此，在本研究中，我们旨在提高使用双锁定检测的测量方法的分辨率，并将其扩展到低频区域。由于这项研究所必需的激光光源出现故障，我们在这一年的大部分时间里都无法进行实验。在此期间，我们继续发展双锁定检测方法的理论，并将测量结果进行整理。使用科尔图进行分析。在使用该科尔-科尔图分析之前的测量结果的过程中，我们发现表面活性剂水溶液产生的胶束颗粒的散射光谱的形状与单分散胶体悬浮液的散射光谱相比是扭曲的。进一步的分析表明，通过假设与在介电弛豫光谱中具有弛豫时间分布的系统中观察到的戴维森-科尔型唯象拟合函数类似的函数，可以进行更准确的评估。到目前为止，人们一直认为戴维森-科尔型拟合函数不表现出波数依赖性，但这项研究首次提出了“波数依赖性戴维森-科尔函数”。然而，使用 Davidson-Cole 函数进行评估的问题是缺乏低频区域的数据点。为了解决这个问题，提高本研究的分辨率至关重要，由于已经购买了新的激光光源，我们希望在剩余的时间内继续积极地进行研究。

项目成果

C12E5/ヘキサノール/水系の複素動的光散乱スペクトルのDavidson-Cole関数による評価

使用 Davidson-Cole 函数评估 C12E5/己醇/水体系的复杂动态光散射光谱

• 发表时间: 2023
• 作者: Takuma Kobayashi;Takahiro Mikami;Sho Muroga;Motoshi Tanaka;高木 晋作
• 通讯作者: 高木 晋作

濁度によらない新しい動的光散乱測定技術の高分解能化

独立于浊度的新型动态光散射测量技术的高分辨率

• 发表时间: 2021
• 作者: Masashi Shiota;Koji Ishi;イヨンフン，尋木壮一郎，寺坂 仁志，森田 晴斗，池田卓矢，泉 政明;酒井 陽平，神原 征弥， 木村 共孝， 程 俊;高木 晋作
• 通讯作者: 高木 晋作

濁度によらない新しい動的光散乱測定技術の高分解能化II

不受浊度影响的高分辨率新型动态光散射测量技术 II

• 发表时间: 2022
• 作者: 寺内紳悟;阿部竣輔;半田晃輝;山越芳樹;中西 日向子，副嶋 凜太朗，宋 光輝，木村 共孝，程 俊;小川翔也，石井光治;高木 晋作
• 通讯作者: 高木 晋作