Long-Range Interaction between Macroparticles in Binary Fluid Mixture

二元流体混合物中大粒子之间的长程相互作用

基本信息

  • 批准号:
    10640489
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 1999
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In analyses using the RHNC theory for two-component fluids near surfaces (e. g., macro-particles), we have found a sudden growth in the thickness of the surface-induced layer whose structure and composition are quite different from those of the bulk. Moreover, the sudden growth is accompanied by appearance of strong, long-range attractive force between surfaces. This is a sort of transition phenomenon : formation of the second phase near the surface that can be called the surface-induced phase transition. We have measured forces between mica surface-silicon nitride probe (case A) and mica surface-silica sphere (case B) in methanol-hexane system using an atomic force microscope. We have plotted the range of the attractive force L against the methanol concentration X in case A. We have also plotted the strength of the attractive force F at the surface separation 7.5nm against X in case B. As the saturation concentration of methanol in hexane is approached, both L and F increase very sharply, which implies a sudden growth in the methanol-rich layer near the hydrophilic surfaces. The forces under high methanol concentration are far longer-range than the conventional van der Waals forces. We have then measured forces between mica surface-silicon nitride probe in ethanol-hexane system. This system is thermodynamically stable as a single phase in the entire composition range. Near ethanol concentration of 。ォ1.9wt%, the range of the attractive force exhibits a sudden growth that can be interpreted as a signal of the surface-induced phase transition. We have also examined the experimental data reported by other researchers in our own way and concluded that the surface-induced phase transition does exist. It will be very useful in understanding the systems where surfaces or interfaces play critical roles (e. g., colloids, biological systems, etc.).
在使用 RHNC 理论对表面附近的双组分流体(例如大颗粒)进行分析时,我们发现表面诱导层的厚度突然增加,其结构和成分与本体的结构和成分有很大不同。突然的增长伴随着表面之间出现强大的长程吸引力,这是一种转变现象:在表面附近形成第二相,我们测量了表面之间的力。云母我们使用原子力显微镜绘制了甲醇-己烷系统中的表面氮化硅探针(案例 A)和云母表面二氧化硅球(案例 B),绘制了案例 A 中吸引力 L 相对于甲醇浓度 X 的范围。还绘制了情况 B 中表面间距 7.5 nm 处的吸引力 F 相对于 X 的强度。当接近己烷中甲醇的饱和浓度时,L 和 F 都急剧增加,这意味着突然增长然后,我们在乙醇-己烷系统中测量了靠近亲水表面的富含甲醇的层中的力,其范围远大于传统的范德华力。在整个组成范围内作为单相是热力学稳定的。 1.9wt%,吸引力的范围表现出突然增长,这可以解释为表面诱导相变的信号,我们还以我们自己的方式检查了其他研究人员报告的实验数据,并得出结论:表面 -诱导相变确实存在。这对于理解表面或界面发挥关键作用的系统(例如胶体、生物系统等)非常有用。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Masahiro Kinoshita: "Interaction between Macroparticles in a Binary Fluid Mixture : Anomalous Effects Due to the Bulk Composition"Molecular Physics. 96. 71-80 (1999)
Masahiro Kinoshita:“二元流体混合物中宏观粒子之间的相互作用:由于整体成分造成的异常效应”分子物理学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Masahiro KINOSHITA: "Long-Range Attractive Interaction between Macroparticles in a Binary Fluid Mixture"Molecular Physics. 94. 485-494 (1998)
Masahiro KINOSHITA:“二元流体混合物中宏观粒子之间的长程吸引相互作用”分子物理学。
  • DOI:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Masahiro KINOSHITA: "Interaction between Macroparticles in a Binary Fluid Mixture : Anomalous Effects Due to the Bulk Composition"Molecular Physics. 96. 71-80 (1999)
Masahiro KINOSHITA:“二元流体混合物中宏观粒子之间的相互作用:由于整体成分造成的异常效应”分子物理学。
  • DOI:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Masahiro Kinoshita: "Interaction between Macroparticles in a Binary Fluid Mixture : Anomalous Effects Due to the Bulk Composition"Molecular Physics. 96. 71-80 (1999)
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  • 作者:
  • 通讯作者:
木下正弘: "溶媒中における超長距離性の微粒子間引力相互作用" 表面. 36・6. 304-312 (1998)
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