顕微動的光散乱法による濃厚・不均一系の動的挙動の解明

使用微观动态光散射阐明致密和异质系统的动态行为

基本信息

批准号：
14J01221
负责人：
廣井卓思
金额：
$ 0.64万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J01221/
关键词：
動的光散乱顕微鏡カーボンナノチューブ

项目摘要

今年度の前半は、昨年度に論文発表した顕微動的光散乱の装置の改良を行った。まず、顕微鏡を一新(Nikon, Ti-U)し、光学系を新しく組み直した。この改良により、装置の汎用性・専門性を高めた。今年度の後半からは、本装置の応用例を示す意味で、産業技術総合研究所ナノチューブ応用研究センターとの共同研究を行った。具体的には、種々のカーボンナノチューブの分散水溶液について、濃度(0.1～5wt%)による粒径分布の変化を測定した。これは、カーボンナノチューブの応用利用において必要不可欠な乾燥過程における凝集体の構造を知る意味で非常に有意義な知見を与えるものと考えられる。この研究の特徴は、従来の動的光散乱で測定できる濃度(カーボンナノチューブの場合は0.001wt%程度)の100倍以上の領域で粒径分布測定ができる点にある。希釈することなく高濃度溶液を測定可能な本手法でしか得ることのできない情報を抽出できると考えられる。実験結果は、カーボンナノチューブの種類によって粒径分布の濃度依存性が異なるということを示唆していた。具体的には、Nanocylは濃度依存性ナシ・HiPCOとVGCF-Xは濃度上昇に伴い粒径が増加・CoMoCATは分散後に再凝集が起きるという結果が得られた。加えて、改善点1で挙げた偏光測定を行った結果、等方的な物質では見られない、時間相関函数の初期振幅の上昇という現象が観測された。これはカーボンナノチューブの異方性が凝集体においても保たれていることを示唆しており、AFMによる乾燥状態の凝集体の観測結果もこの実験事実を示唆するものとなっている。現在これらの実験結果を論文にまとめている最中である。

今年上半年，我们对去年发表论文的微观动态光散射装置进行了改进。首先，我们更新了显微镜（尼康，Ti-U）并重新组装了光学系统。这一改进增加了设备的通用性和专业化。从本财年下半年开始，我们与产业技术综合研究所纳米管应用研究中心进行了联合研究，展示了该装置的应用实例。具体地，测量了各种碳纳米管水分散体的粒度分布随浓度(0.1至5重量％)的变化。这被认为在理解干燥过程中聚集体的结构方面提供了非常有意义的知识，这对于碳纳米管的应用至关重要。这项研究的一个特点是，可以测量比传统动态光散射所能测量的浓度高100倍的区域中的粒度分布（碳纳米管的情况下约为0.001 wt%）。人们认为，可以提取只有通过这种无需稀释即可测量高浓度溶液的方法才能获得的信息。实验结果表明，粒度分布的浓度依赖性根据碳纳米管的类型而不同。具体而言，结果表明Nanocyl不依赖于浓度，HiPCO和VGCF-X的粒径随着浓度的增加而增加，并且CoMoCAT在分散后重新团聚。另外，作为改进点1中提到的偏振测量的结果，观察到在各向同性材料中未观察到的时间相关函数的初始振幅增加的现象。这表明碳纳米管的各向异性即使在聚集体中也得以维持，并且通过AFM对干燥聚集体的观察结果也表明了这一实验事实。我们目前正在将这些实验结果汇编成一篇论文。