コロイドゲルの生成ダイナミクスとレオロジー

胶体凝胶的形成动力学和流变学

• 批准号: 19031027
• 负责人: 宮崎 州正
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: University of Tsukuba (2008)Kochi University of Technology (2007)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19031027/
• 关键词: 化学物理; 統計力学; 物性基礎論; ガラス転移; 臨界現象; モード結合理論; 動的相関長; コロイド結晶; ソフトマター; 非線形レオロジー; 自己集積; コロイド

コロイド分散系は、密度や相互作用を調節することにより、ガラスやゲルなど様々なアモルファス構造を作る。特に我々は、このコロイドガラスやコロイドゲルのダイナミクスに興味を持って研究を行った。まず、ゲルの生成過程では分散媒である液体とコロイド粒子の間の相互作用、所謂流体力学相互作用が大きな影響を及ぼすと考えられている。我々は、山本らが開発した手法を用いた大規模な数値計算により、流体力学的な効果を2次元と3次元について考察を行った。また、ゲルとガラスとの違いを明確に示す、ミニマルモデルとしてランダム分散系における、動的凍結現象を調べた。数値計算と理論的考察により、二つのアモルファス構造間の明確なクロスオーバや、非常に多彩なダイナミクスの全貌を明らかにした。一方、引力と静電斥力の競合により形成される、有限サイズのコロイド・クラスター形成の有無について実験的な探索も行った。その結果、サイズ差が顕著な2成分コロイド系、コロイド・カーボンナノチューブの混合系、ならびにカチオン性タンパク質の3系において、明瞭なクラスター形成を確認した。さらに、ゲルやガラスの参照系として結晶相についての理論的検討を新たに加えた。具体的には、コロイドが可視光波長程度の格子定数で結晶化する際に重要な役割を果たしていると考えられる、クーロン相互作用由来の強相関状態について定式化を行い、従来提案されてきた様々な強結合理論の統一化を実現した。

胶体分散系统通过调整密度和相互作用来创建各种无定形结构，例如玻璃和凝胶。我们对胶体玻璃和胶体凝胶的动力学特别感兴趣。首先，人们认为所谓的流体动力相互作用，即作为分散介质的液体与胶体颗粒之间的相互作用，对凝胶形成过程具有主要影响。我们使用 Yamamoto 等人开发的方法通过大规模数值计算研究了二维和三维的流体动力学效应。我们还研究了随机分散系统中的动态冻结现象，作为最小模型，清楚地显示了凝胶和玻璃之间的差异。通过数值计算和理论考虑，我们揭示了两种非晶结构之间的明显交叉以及极其多样化的动力学的全貌。另一方面，我们还对吸引力和静电斥力竞争形成的有限尺寸胶体簇的存在进行了实验研究。结果，在三个系统中证实了清晰的簇形成：具有显着尺寸差异的双组分胶体系统、混合胶体/碳纳米管系统和阳离子蛋白质系统。此外，我们还对结晶相添加了一项新的理论研究，作为凝胶和玻璃的参考系统。具体来说，我们公式化了源自库仑相互作用的强相关态，该相互作用被认为在胶体以可见光波长量级的晶格常数结晶时发挥着重要作用，并分析了先前提出的各种条件，我们实现了强耦合的统一。理论。

项目成果

Spontaneous and induced dynamic fluctuations in glass formers. I. General results and dependence on ensemble and dynamics

• DOI: 10.1063/1.2721554
• 发表时间: 2007-05-14
• 期刊: JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
• 影响因子: 4.4
• 作者: Berthier, L.;Biroli, G.;Reichman, D. R.
• 通讯作者: Reichman, D. R.

Can Field Theory Describe Liquids without input?

场论可以在没有输入的情况下描述液体吗？

• 发表时间: 2007
• 作者: Atsushi Ikai;Rehana Afrin;M.Hashizume;M.Mukai;Y.Sasaki;橋詰峰雄;K. Yasuhara;菊池純一;K. Katagiri;菊池純一;菊池純一;菊池純一;J.Kikuchi;菊池純一;Z. Wang;佐々木善浩;佐々木善浩;古沢 浩;古沢 浩;古沢 浩;古沢 浩
• 通讯作者: 古沢 浩

Recent Progresses and Open Problems in Mode-Coupling Theory of Glass Transition"

玻璃转变模式耦合理论的最新进展和未解决的问题"

• 发表时间: 2008
• 作者: 玉造広野;大場哲彦;他;K. Miyazaki
• 通讯作者: K. Miyazaki

Nonlinear rheology of soft-glassy materials -mode-coupling approach

软玻璃材料的非线性流变学-模式耦合方法

• 发表时间: 2007
• 作者: K. Miyazaki;Hans M. Wyss;David A. Weitz,and David R. Reichman;宮崎 州正
• 通讯作者: 宮崎 州正

密充填コロイド系の高次元極限におけるガウヌ相関化

密堆积胶体系统高维极限中的高恩相关性

• 发表时间: 2008
• 作者: 室谷英彰;他;H. Frusawa;K. Hirano;古沢浩;R. Yamamoto;K. Miyazaki;L. Berthier;L. Berthier;H. M. Wyss;宮崎州正;宮崎州正;宮崎州正;古沢 浩;井上昌一;古沢浩;森友哉;山崎哲也;宮崎州正;K. Miyazaki;K. Miyazaki;H. Frusawa;宮崎州正;金鋼;K. Miyazaki;古沢浩
• 通讯作者: 古沢浩