ソフトマターのダイナミクス研究のための新たな手法・時間領域干渉計の開発

开发研究软物质动力学的新方法和时域干涉仪

• 批准号: 10J05287
• 负责人: 齋藤 真器名
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J05287/
• 关键词: 準弾性散乱実験; 核共鳴散乱; 過冷却液体; ソフトマター; スローダイナミクス; ダイナミクス

時間領域干渉計(TDI)は放射光を用いて原子核を共鳴励起し、再放射されるガンマ線をプローブ光として準弾性散乱法である。本研究の目的はTDIを開発し、ガラス形成物質やソフトマターのスローダイナミクス研究を行うことである。本年はTDIの開発と、応用研究として液晶、両親媒性液晶に対するダイナミクスの研究を行った。装置開発に関しては、まず駆動吸収体を2つに増やしたTDIの結果をまとめて論文として投稿した。さらに測定効率を向上させる別のアプローチとして、マルチライン吸収体を用いたTDIを開発した。ソフトマターに対するTDIの応用研究としては、典型的シアノビフェニル液晶4-cyano-4'-octylbiphenyl (8CB)と典型的シアノビフェニル液晶の炭化水素鎖の水素の一部をフッ素に置換した両親媒性液晶11-(4'-cyanobipheny1-4-yloxy)undecyl pentadecafluorooctanoate (BI)のスメクティック相状態の分子ダイナミクスを測定した。スメクティック相状態にあるBIにおいて、フッ素鎖とフッ素鎖、炭化水素鎖と炭化水素鎖同士が会合している構造をとる場合には、層間の分子の緩和時間は、8CBに比べて数倍程度遅いことが示唆されている。しかし測定の結果、層内、層間ともに分子間の緩和時間は8CBとBIでほとんど変わらなかった。したがってBIの場合はスメクティック相状態で分子の会合はあまり起きていないことが示唆された。これまで液晶などのソフトマターのダイナミクス研究は、誘電緩和分光法や動的光散乱法などの手法により研究されてきたが、これらの手法では測定された分子緩和の起きている空間スケールを同定することは難しかった。しかし本手法は核共鳴散乱をプローブ光として比較的早くそのような測定が可能であることを初めて実証した。また、この実験は、核共鳴散乱X線を用いて相関長6nm程度のメソスコピックな空間スケールの数100nsの緩和現象を研究した初めての実験であり、TDIの可能性をさらに広げたという意味でも価値があるといえる。このように、本研究による装置開発と応用研究の結果、過冷却液体とソフトマターという比較的広い測定対象に対してTDIが用いられ、多くの新しい知見が得られた。これまでの研究により、TDIの広範な対象に対する応用の有用性が実証され、申請した研究計画を十分遂行することができたと考えている。さらに、マルチライン吸収体を用いることによりさらなる測定効率の向上が示唆されているため、このような新たな手法を応用のレベルまで完成させることで、今後さらに様々な凝縮系中のスローダイナミクスの理解が可能になると考えられる。

时域干涉测量（TDI）是一种准弹性散射方法，利用同步加速器辐射共振激发原子核，并使用重新发射的伽马射线作为探测光。这项研究的目的是开发 TDI 并研究玻璃形成材料和软物质的慢动力学。今年我们开发了TDI，并对液晶和两亲性液晶的动力学进行了应用研究。关于设备开发，我们首先总结了带有两个驱动减振器的TDI的结果，并以论文形式提交。作为进一步提高测量效率的另一种方法，我们开发了使用多线吸收器的 TDI。 TDI在软物质上的应用研究包括典型的氰基联苯液晶4-氰基-4'-辛基联苯(8CB)和典型氰基联苯液晶烃链中部分氢被氟取代的两亲性液晶。 11-(4'-氰基联苯1-4-基氧基)十一烷基十五氟辛酸酯我们测量了（BI）近晶相状态的分子动力学。当近晶相的BI具有氟链以及氟链和烃链彼此缔合的结构时，层间分子的弛豫时间比8CB慢数倍。然而，测量结果表明，8CB 和 BI 的层内和层间分子间弛豫时间几乎相同。因此，就BI而言，表明在近晶相状态下分子缔合不会发生太多。到目前为止，人们已经使用介电弛豫光谱和动态光散射等方法研究了液晶等软物质的动力学，但这些方法很难确定所测量的分子弛豫发生的空间尺度。然而，该方法首次证明，使用核共振散射作为探测光可以相对快速地进行此类测量。该实验也是首次利用核共振散射X射线研究相关长度约为6 nm的介观空间尺度上的弛豫现象，其价值在于进一步扩展了TDI的可能性。可以说是有的。如上所述，作为本研究中进行的设备开发和应用研究的结果，TDI被用于相对广泛的测量目标，例如过冷液体和软物质，并获得了许多新发现。迄今为止，我们的研究已经证明了 TDI 在广泛学科中的应用的有效性，我们相信我们能够充分实施拟议的研究计划。此外，有人建议通过使用多线吸收器可以进一步提高测量效率，因此通过将这种新方法完善到应用水平，我们将来将能够进一步了解各种凝聚态系统中的慢动力学人们认为这将成为可能。

项目成果

時間領域干渉計を用いたスローダイナミクス研究

使用时域干涉仪进行慢速动力学研究

• 发表时间: 2012
• 作者: 横山直幸;Nakamura K;藤本卓也;Hwang SJ;藤本卓也;Hwang SJ;藤本卓也;中村健介;藤本卓也;中村健介;藤本卓也;中村健介;中村健介;藤本卓也;Nakamura K.;藤本卓也;中村健介;藤本卓也;Nakamura K.;藤本卓也;中村健介;中村健介;藤本卓也;中村健介;中村健介;藤本卓也;Nakamura Kensuke;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名
• 通讯作者: 齋藤真器名

放射光核共鳴散乱法による時間領域干渉計の開発と応用II

同步辐射核共振散射法时域干涉仪的研制与应用II

• 发表时间: 2010
• 作者: 横山直幸;Nakamura K;藤本卓也;Hwang SJ;藤本卓也;Hwang SJ;藤本卓也;中村健介;藤本卓也;中村健介;藤本卓也;中村健介;中村健介;藤本卓也;Nakamura K.;藤本卓也;中村健介;藤本卓也;Nakamura K.;藤本卓也;中村健介;中村健介;藤本卓也;中村健介;中村健介;藤本卓也;Nakamura Kensuke;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名
• 通讯作者: 齋藤真器名

Improvement of Efficiency of Time-Domain Interferometry Method Using Two Driven Nuclear Absorbers

• DOI: 10.1143/jpsj.80.123001
• 发表时间: 2011-12-01
• 期刊: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN
• 影响因子: 1.7
• 作者: Saito, Makina;Seto, Makoto;Yoda, Yoshitaka
• 通讯作者: Yoda, Yoshitaka

Development of time-domain interferometry for the study of glass formers

• DOI: 10.1088/1742-6596/217/1/012147
• 发表时间: 2010-01-01
• 期刊: INTERNATIONAL CONFERENCE ON THE APPLICATIONS OF THE MOSSBAUER EFFECT (ICAME 2009)
• 作者: Saito, M.;Seto, M.;Yoda, Y.
• 通讯作者: Yoda, Y.

DEVELOPMENT OF A TIME-DOMAIN INTERFEROMETRY METHOD USING MULTI-LINE NUCLEAR ABSORBERS

使用多线核吸收体的时域干涉测量方法的开发

• 发表时间: 2011
• 作者: 横山直幸;Nakamura K;藤本卓也;Hwang SJ;藤本卓也;Hwang SJ;藤本卓也;中村健介;藤本卓也;中村健介;藤本卓也;中村健介;中村健介;藤本卓也;Nakamura K.;藤本卓也;中村健介;藤本卓也;Nakamura K.;藤本卓也;中村健介;中村健介;藤本卓也;中村健介;中村健介;藤本卓也;Nakamura Kensuke;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;藤本卓也;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名;齋藤真器名
• 通讯作者: 齋藤真器名