単成分液体における液体・液体相転移の外場制御

单组分液体液-液相变的外场控制

基本信息

批准号：
07J03498
负责人：
村田憲一郎
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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

项目摘要

液体・液体転移とは、単一成分液体が別の液相に一次転移する現象であり、液体の本質に関わる現象として極めて重要である。しかし、それらの転移点が高温・高圧、もしくは結晶化に対する絶対不安定領域に存在するという困難な実験条件のため、実験事実を基にした本格的なアプローチは殆どなされていなかった。我々の研究グループは常温・常圧下に液体・液体転移が存在する亜リン酸トリフェニル(以下TPP)、n-butanolを発見し、昨年度はその微視的機構を中心に研究を進めてきた。この現象の基礎学術的な重要性もさることながら、二つの液相間で物理的・化学的性質(屈折率、誘電率、粘性、濡れ性、異種物質に対する相溶性など)が異なることから、液体の新たな物性制御法としても極めて重要であるといえる。そこで本年度は、表面効果やレーザー光を用いて、液体・液体転移を時間的・空間的に制御することを目的として研究を行った。そこで、初めにこの転移における濡れの影響について検証した。我々は液体IIの濡れ性を表面物質を選択することで制御し、今まで観察されなかった転移キネティクスを見出すことに成功した。更に、この液体IIの濡れ性に付随して、基板表面におけるメゾスコピックスケールでのモルフォロジーの変化が、この転移のキネティクスを時間的・空間的に大きく変更されることも見出した。また、レーザー光により発生する電歪効果を用いて液体・液体転移を誘起し、レーザー光の高い空間分解能を生かして、液体IIのマイクロメートルスケールでのパターン制御にも成功している。本研究テーマは、液体・液体転移を表面効果やレーザー光を用いて直接制御することにより、同じ物質でありながらその物性を時間的・空間的に大きく変えるという画期的な試みであり、基礎・応用の両面で極めて大きなインパクトがあると考えている。

液-液转变是一种单组分液体初次转变为另一种液相的现象，并且作为与液体性质相关的现象是极其重要的。然而，由于这些转变点存在于高温高压下或结晶绝对不稳定区域的实验条件很困难，因此很少有人根据实验事实采取认真的方法。我们课题组发现了亚磷酸三苯酯（以下简称TPP）和正丁醇，它们在常温常压下会发生液-液转变，去年我们一直在对其微观机理进行研究。这种现象除了具有基本的学术重要性外，还因为两个液相之间的物理和化学性质（折射率、介电常数、粘度、润湿性、与不同物质的相容性等）不同。表示该方法作为控制液体物理性质的新方法极其重要。因此，今年我们进行了研究，目的是利用表面效应和激光在时间和空间上控制液-液转变。因此，我们首先研究了润湿对这种转变的影响。我们通过选择表面材料来控制液体 II 的润湿性，并成功发现了以前未观察到的转变动力学。此外，我们还发现，与液体 II 的润湿性相关的基底表面介观尺度的形态变化可以在时间和空间上显着改变这种转变的动力学。此外，通过利用激光产生的电致伸缩效应诱导液-液转变，并利用激光的高空间分辨率，我们成功地在微米尺度上控制了液体II的图案。该研究主题是通过利用表面效应和激光直接控制液-液转变，在时间和空间上显着改变同一材料的物理性质的划时代尝试。・我们相信这将在两项申请的条款。