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。

时间域干涉仪（TDI）是使用同步加速器辐射来共鸣并将重新喷射的伽玛射线作为探针光作为探针光的准弹性散射方法。这项研究的目的是开发TDI并就玻璃形成材料和软物质进行缓慢的动态研究。今年，我们开发了TDI，研究了液晶和两亲液晶的动力学，作为应用研究。关于设备开发，我们首先提交了有关TDI结果的论文，该论文将吸收器的数量增加到了两个。提高测量效率的另一种方法是使用多线吸收器开发TDI。作为TDI用于软物质的申请研究，我们测量了两亲性液体晶体的分子动力学11-（4'-Cyananobiphenyl1-4-4-叶绿素）undectyl pentadecafluorooooctanoate（BI），在典型的晶体中的液体中，在哪一部分4-氰基-4'-辛基苯基（8cb）和两亲性液晶的近晶相状11-（4'-甲基苯基苯基1-4-4-叶氧基）undectyl pentadecafluorooocontanoate（BI），在液态链中的液体中，在哪个部分中，液态cy是在液体中的哪一部分。在近晶阶段的BI中，当结构是氟链，氟链和碳氢化合物链相互关联时，建议分子之间层之间分子的松弛时间比8CB慢几倍。但是，测量表明，在8CB和BI之间，分子之间和层之间的分子之间的松弛时间几乎相同。因此，有人提出在BI的情况下，分子相关并不是在近晶相状态下发生的。到目前为止，已经使用诸如介电弛豫光谱和动态光散射的方法研究了软物质（例如液晶）的动力学，但是很难确定在发生测得的分子弛豫的空间尺度。但是，该方法首次证明可以使用核共振散射作为探针光进行相对较快地进行此类测量。该实验也是第一个在介质空间尺度上研究几种100 ns的松弛现象的第一个实验，使用核共振散射的X射线，相关长度约为6 nm，并且在进一步扩大TDI的可能性的意义上是有价值的。因此，由于该研究的设备开发和应用研究，TDI被用于相对较广泛的测量受试者，例如超冷液体和软物质，并获得了许多新发现。先前的研究证明了TDI应用于广泛的主题的有用性，我们认为应用研究计划已完全实施。此外，由于已经通过使用多线吸收器提出了进一步提高测量效率，因此人们相信，通过完成对应用水平的这种新方法，将来可以进一步了解将来各种凝结系统中的慢速动态。

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

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.

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 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