B9ソフトマター物理 やわらかなナノ構造と揺らぎ
● ソフトマター:液晶・高分子・ゲル・エマルジョン“ やわらかい”物質の物理
マイクロエマルジョン
コロイドコロイド結晶
サーモトロピック液晶
界面活性剤リオトロピック液晶
高分子
ゲル液晶エラストマー
Mesot-dep GL (Cahn-Hilliard)Coarse grained models
ソフトマター物理
MacroNavier-Stokes Eq.
Continuum theories
工学・生物・医薬学
MicroShrödinger Eq.
Atomistic models
化学
普遍的・物理学的理解 Universality
ソフトマター物理学
多種・多体のミクロな分子凝縮系が形成するマクロな物質内の階層構造 nm~m
各階層に分布する内部自由度の様々な揺らぎ psec~sec の役割を理解純粋でない 「汚い」 混合系の協同現象 Diversity
Vmt
i 22
2
�
pvvt
232 KuLt
液晶
プラスチック
塗料
電極
コロイド(顔料)
量子力学 → 半導体技術 → 情報産業
→コミュニケーション
ソフトマター物理学 → 電子デバイス → 医療・DDS
→高機能素材
B9ソフトマター物理 やわらかなナノ構造と
揺らぎ
教授: 山本 潤准教授: 高西 陽一
助教: 石井陽子
● 前半 ソフトマター物理の基礎● 英語本読み:“ Soft Condensed Matter, R.A.L.Jones ”
● ソフトマター物理の基礎実験レーザー・分光器・オシロスコープ・顕微鏡・光検出器・・
○ ソフトマター物質の物理は、多数の分子の協同現象として理解される。本演習では、液晶ディスプレイ、生体物質など、いくつかの現実の系を身近なモデルとして、授業で履修してきた統計力学が、実際の物質の物理と如何にして結びつくかを、構造解析やダイナミクスの実験を通して体験する。○ また、新規な物理現象を研究するために必要不可欠な、空間と時間における基礎的な実験手法を習得する。
Molecular
T
ime:D
ynamics
Collec
tive
N-SmC 相転移と 2 軸性異常現象
コノスコープ観察
温度上昇
温度低下
光誘起 SA-SC 相転移とX 線構造解析
光励起配向回転現象
電場によるらせん構造の変調と南部・ゴールドストーンモード
● 後半 ソフトマター物理の基礎研究新しい物質の構造と揺らぎの研究とは
SmecticC
Measurements
Local
P
ump: Manipulatio
n
Field
Dynamic Light Scattering
ViscoelasticSpectroscopy
X-ray
Polarizing/
Fluorecence
Microscope
構造色 (分子が自発的に創る 可視光波長~数100nmの長距離秩序)
リオトロピック液晶 (ブラッグ散乱・構造色)●水と変わらぬ粘性率(数cP)で流れるにも関わらず
可視光波長スケールの秩序を持つ
●昆虫の色(構造色)
ガスバルブ酸素・一酸化炭素透過制御
Molecular bulb –Controlling dynamics through interface-
閉鎖系液晶バブル・エマルジョン・ミセル
LC emulsion~100mm
for Meta Material
LC Nano-micelle
~100nmfor DrugDelivery
LC Bubble~100mm
for Gas selector
Laser resonatorMeta Material
光バルブ光・電磁波伝播制御
Drug Delivery
Gas Selector
液晶分子
nm - μm
基盤
空気
空気液晶膜
1mm
分子バルブ物質拡散・伝播制御