P-01
柔らかいポテンシャルにおける多彩な結晶相(筑波大学 数理物質科学科物理学専攻) 池田 晴國，宮崎州正【はじめに】
分子や原子もしくは高分子等が相互作用する多粒子系が集って秩序立った構造を形成する
現象は自己組織化と呼ばれる．最も単純な例としては結晶化が,やや複雑な例としてはブロッ
ク共重合高分子の相転移やDNAの螺旋構造の形成等,物理や化学生物学の垣根を越えて現象は多岐に渡る．
あるポテンシャルで相互作用する系がどのように自己組織化するのかという問題は理論，
応用上極めて重要であり活発に研究がなされて来た．そのような中で斥力が有限で粒子同士の重なりを許す「柔らかい相互作用系」が近年注目を集めている．
これらのポテンシャルは等方的かつ斥力のみの単純な関数であるにもかかわらず特異な熱力学的相図と，多様な結晶相を示すことが知られている．中でも特徴的な現象として，結晶相から液体相へのリエントラント転移と結晶相におけるクラスター相の出現がある．リエン
トラント転移とは温度を固定し密度を増加させていくと一度結晶化した後に再度融解する現象である．一方でクラスター相とは結晶の密度を増加させていった際に，格子定数は変化せずに一つの結晶位置に複数の粒子が重なってしまう現象である．これらは従来の固い短距離相互作用型のポテンシャルでは見られないものであり，柔らかいポテンシャルの特異性を示す一例となっている．
Likos等は平均場的な解析によってポテンシャルのフーリエ変換が正であれば高密度で液体となるリエントラント転移を起し，負の領域があればリエントラント転移は起きずクラス
ター相が出現することを予想した(1).この判定条件は平均場に基ずくものであり，当然現実にはより複雑な振る舞いを示すことが予想される．
【結果と考察】我々は柔らかいポテンシャルに表れる多彩な結晶相を調べる為にまたLikos達の判定条件を現実の系で検証する為に一般化されたHertzianポテンシャル(2)と呼ばれる模型を用いて数値実験を行った．このポテンシャルは多彩な結晶相を示すことが知られている．またポテン
シャルに含まれるパラメーターを変えることによってポテンシャルのフーリエ変換が正の値を取るものから負の値を取るものへと系統的に変化させることが出来る．
数値実験の結果，高密度では確かにLikos等の予想が正しいことが分かった．しかし低密度での相図はリエントラント転移と結晶化を繰り返す複雑なものとなった．また，数値実験の結果，以前に知られていたよりもはるかに多様な結晶相が表われることが明らかになった．
【参考文献】(1) C.N. Likos et al, Physical Review E, 63, 031206(2001)(2) W.L. Miller et al, Soft Matter 7, 16, 7552-7559(2010)

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[2] T. Kishita, N. Kondo, K. Takahashi, M, Ichikawa, J.-I. Fukuda, and Y. Kimura, Phys. Rev. E 84,
021704 (2011).

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[1] Q. Chen et al., Langmuir, la302226w (2012)ᅗ㸸㸸ࣖࢾࢫ⢏Ꮚࡢจ
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P-04
ゲルの体積相転移における強い選択性のある添加物の効果
京大理 植松祐輝、荒木武昭
Effects of strongly selective additive on volume phase transition in gels
Department of physics, Kyoto University
Yuki Uematsu, Takeaki Araki
いくつかの先行研究にある混合溶媒中のゲルの膨潤[1]を「添加物」という視点から眺めたい。単一溶媒中のゲルの膨潤は温度のような外的条件を変えることで体積相転移を起こす場合と起こさない場合がある。このような系に添加物を加えた時に転移点近傍の膨潤挙動がどのように変化するかを数値的に調べた。
一方、混合溶媒中のゲルの膨潤は平均場理論により調べられているが、このモデルを希薄極限、臨界点近傍に限ることで、解析的に解けるモデルを考案し、上の数値計算の結果を説明することが出来た。
また、転移点より遠くでは数値計算によって、二段階転移が起こりうることを発見した。これは 3 成分系特有の不安定性[2]によるものであることが示唆される。このメカニズムで起こるゲルの体積相転移は実験的にも全く、言及している研究はない。
使用しているパラメーター等、若干議論の余地は残されているが、この理論で説明できそうな実験も多くあり、特に新しい体積相転移のメカニズムについては面白いと考えている。
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左から反ゲル、親ゲルの添加物を入れたときの膨潤曲線の変化。親ゲル添加物のときの二段階転移の現れと、そのときの 3 成分三角相図。
[1] V. Vasilevskaya, et al. Polym. Sci. U.S.S.R. 31, 784 (1989)[2] R. Scott, J. Chem. Phys. 17, 268 (1949).

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P-05
塩添加した液晶‐水滴分散系の配向場の電場・塩濃度依存性（京大院理）内田隆之、荒木武昭、小貫明【はじめに】
最近、ネマチック液晶中に分散したコロイドの自己組織化現象に注目が集まっている。液晶配向場はコロイドの表面アンカリング効果により歪められ、その程度が大きいと周囲に位相欠陥が生じ、それによる引力相互作用により、様々な自己組織化構造をとりうる(1)。また、電荷をもった粒子をネマチック液晶中に分散させることで、表面効果とは異なる、長距離的な相互作用による新しいアンカリング効果が生じる(2)。これは、コロイド周囲のアンカリン
グを、ひいては自己組織化構造を電気的に制御できる可能性を示すが、コロイド表面の電気的性質を化学的手法により制御することは容易でない。そこで我々は、コロイド周囲の配向場を制御するために、次の系を提案する：「塩を添加した、ネマチック液晶‐水滴分散系」。
系は平板コンデンサに挟まれており、液晶は極板垂直に一様配向しているとしよう。親水性の塩を添加して系に電場を印加する。我々はこのときの平衡状態を、Landau-de Gennes の自由エネルギーによる Euler-Lagrange 方程式、及び Poisson-Boltzmann 方程式を数値的に解くことにより求め、水滴周囲の配向場プロファイルを求める。水滴の界面張力が大きく、水滴の変形は起こらないとした。また、水滴内でのイオンの緩和は十分早いとした。また、
円筒座標系

におけるテンソルオーダーパラメータ を用いる。

【結果と考察】図 1 (a)電場を印加したときの、のプロファイル。(b)の、電場依存性。

まず、水滴表面でのアンカリングがない場合を考える。このとき、水滴周囲の液晶は z 方向に一様配向している。親水性塩を添加し、電場を印加する。外場下においては、水滴内でのイオンの分布が非一様になり、その結果として電気双極子が引き起こされる。この双極子は長距離的に弱いホメオトロピックアンカリングを誘起させる。図 1(a)は電場を印加したときの一様配向からのずれを表す。塩の濃度または電場の大きさが増加すると、水滴周囲の配向場はより大きく歪められる。また図 1(b)において、歪みの大きさは印加電場の大きさについて最大値を持っている。これは、電場が大きくなるとイオン極板付近に局在し、電場を遮蔽するためである。当日は、水滴表面でのアンカリングも考慮した結果を発表する予定である。
【参考文献】(1)H. Stark, Phys. Rep. 351, 387-474 (2001)(2)K. Tojo, A. Furukawa, T. Araki, A. Onuki, Eur. Phys. J. E 30, 55-64 (2009)

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(a) 5 chains(b) 15 chains(c) 30 chains㻌(d) 45 chainsᲬ≧ࢻࣟࢵࣉࣞࢵࢺࡀ㛗ࡃఙࡧࡓ⣣≧ࡢࢻࣟࢵࣉ(Fig. 1(c))ࡀほᐹࡉࢀࡓࠋࡉࡽ࡟ࠊ45 ࡲ࡛㧗ศᏊ㙐ᩘࢆቑࡸࡍ࡜ࠊ
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ᵓ㐀(ࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡᵓ㐀)࡬࡜ኚ໬ࡍࡿ⤖ᯝࢆᚓࡓࠋ௒ᅇࡢ
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Fig. 1㧗ศᏊ㙐ᩘࡢኚ໬࡟ࡼࡿ
ࢻࣟࢵࣉࣞࢵࢺࡢᙧ≧ኚ໬ࠋ㧗ศᏊ㙐ᩘࡣࠊࡑࢀࡒࢀ(a)5 ᮏࠊ(b) 15
ᮏࠊ(c) 30 ᮏ(d) 45 ᮏࠋ(1) K. Nakaya, et al., Europhys. Lett. 2005, 71, 494-500.
(2) T. Kurokawa, et al., Soft matter, 2011, 7, 7504-7510.

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P-07
液晶エラストマーの伸長による組織変化と配向記憶（ 京大院工）檜垣温子、○浦山健治、瀧川敏算【はじめに】液晶エラストマー(LCE)は、ゴム弾性と液晶性のカップリングにより、マクロな変形と分子配向が強く相関するというユニークな特徴をもつソフトマテリアルである．ランダ
ム配向のポリドメインネマチックエラストマー(PNE)を 伸長すると、伸長方向に巨視的なダイ
レ ク タ ー を も つ モ ノ ド メ イ ン 状 態 に 転 移 す る ポ リ ド メ イ ン -モ ノ ド メ イ ン (PM )転 移 が 起 こ る こと が 知 ら れ て い る ． 我 々 は 、 等 方 (I) 相 で 架 橋 し ネ マ チ ッ ク (N) 相 に 冷 却 し て 得 ら れ る
PNE(I-PNE)と、ポリドメインの N 相で架橋して得られる PNE（ N-PNE)の PM 転移過程の応力-ひずみ挙動が大きく異なることを実験的に明らかにした 1) ．観察結果は、内田による理論
的予測 2) と定性的に一致していた．本研究は、 PM 転移過程の組織変化に着目し、液晶配向の記憶効果が転移挙動に及ぼす影響について調べた 3) ．
【 実験】側鎖型 PNE は、液晶性モノアクリレートモノマーとジアクリレート架橋剤の混合物の 光開始ラジカル重合により作製した．液晶モノマーが N 相を示す温度（45℃）および I 相（ 90℃）を示す温度で光重合を行い、それぞれ N-PNE と I-PNE 試料を得た．伸長は 60℃（N相 ） で 行 い 、 各 ひ ず み ( ε )の 平 衡 状 態 で 、 組 織 の 観 察 、 赤 外 二 色 測 定 お よ び 張 力 測 定 を 行 っ た ．
【結果と考察】液晶の配向オーダー パラメータ（ S ）は、I-PNE では約 5kPa の 一定応力で急激に増加しモノドメイン状態に達するのに対し、 N-PNE では応力とともに徐々に増加する挙動が観察された．伸長前の I-PNE は サブマイクロスケールで均一な ポリドメイン構造であるのに対し、N-PNE のポリドメイン構造は架橋前とほぼ同じシュリーレン組織を示した． 十分
大きなひずみでは両試料の外観は透明になり S がほぼ一定値となったが、偏光顕微鏡観察ではI-PNE で は均一なモノドメイン組織がみられる のに対し、N-PNE ではε=1 まで伸長しても伸
長前のシュリーレン組織の影響がみられた． また、N-PNE をε=1 まで伸長後ひずみを解放す
ると、伸長前と細部までほぼ同じ組織が観察され、初期の液晶配向が完全に記憶されていることがわかった．N 相での架橋による強い配向記憶はダイレクターの外力に対する回転を阻害し 、I 相で架橋された NE の ダイレクターは外力に対して容易に回転することがわかった．
(1) Urayama, Kohmon, Kojima, Takigawa, Macromolecules, 2009, 42, 4084.

(2) Uchida, PRE, 2000, 62, 5119.

(3) Higaki, Urayama,

Takigawa, Macromol. Chem. Phys., DOI: 10.1002/macp.201200239.

Fig. 1.
Texture evolution
during PM transition for (Left)
I-PNE and (Middle) N-PNE.
(Right) Order parameter as afunction of tensile stress.

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P-08
脱タンパク質化天然ゴム表面における細胞接着挙動（九大院工 1・長岡技科大工 2）○大田敏之 1 ・松野寿生 1 ・河原成元 2 ・田中敬二 1【はじめに】天然ゴム(NR)はポリイソプレン(PI)を主成分とする天然資源由来の高分子材料であり、タイヤや免震装置等の工業製品を始め、幅広く応用されている。NR に非ゴム成分として含まれる脂質やタンパク質は、NR の三次元構造形成に寄与し、優れた機械特性を発現させる。その一方、一部のタンパク質はアレルゲンであり、NR の医用分野における利用を制限する原因ともなっている。近年、NR 中のタンパク質の高効率除去法が確立されたことから、
NR の医用材料としての応用の促進が期待できる。NR を医用材料として用いる場合、NR 表面の構造・物性が生体組織に与える影響を理解することは必要不可欠である。本研究では、
NR 膜のミクロ構造および物性と細胞接着挙動の相関の解明を目的とし、ゴム膜表面における細胞接着性を評価した。
【実験方法】
実験方法】試料として、タンパク質含有量の異なる 3 種類の NR (タンパク質含有量の多い
順に HANR: high ammonia natural rubber、
UDPNR: urea-treated deproteinized natural rubber、
PFNR:
protein free natural rubber)および合成 PI を用いた。各ゴム膜は、トルエン溶液からスピンキャスト法に基づきガラス基板上に製膜し、室温で 24 時間真空乾燥した。ゴム膜を足場材料として用い、マウス線維芽細胞 L929 を 310 K (37 ˚C)、5% CO2 環境下で培養した。各膜における細胞播種数を 5.0×104 cells/well とし、細胞接着性を蛍光顕微鏡観察に基づき評価した。
【結果と考察】結果と考察】Fig. 1 は、HANR 膜および PI 膜の接着細胞の蛍光顕微鏡像である。蛍光顕微
鏡像において、緑色は生細胞を、赤色は死細胞を示す。各膜の膜厚(d)は約 40 nm である。全ての膜において多くの接着細胞が生存していた。

(a)

(b)

Fig. 2 は、各膜に接着した生細胞および死細胞数である。生細胞数は、膜厚が約 60 nm より薄化すると顕著に増加した。また NR 膜における生細胞数

着挙動はゴム膜中の非ゴム成分および膜厚に依存し変化することが明らかとなった。ゴム膜のミクロ構造が細胞接着性に与える影響については、当日報告する。
【参考文献】(1) S. Kawahara, W. Klinklai, H. Kuroda, and Y. Isono,(b)400
1. ○ living cells
2. □ dead cells

300
200
100
0
0

(2) O. Chaikumpollert, Y. Yamamoto, K. Suchiva, and
S. Kawahara, Colloid Polym. Sci., 290, 331-338(2012).

40

60

400
1. ○ living cells
2. □ dead cells

300
200
100
0
20

40

60

400

80 100 120 140

d / nm

1. ○ living cells
2. □ dead cells

300
200
100
0

80 100 120 140

d / nm(c)0

Polym. Adv. Technol., 15, 181-184 (2004).

20

NumberL929 / cells mm-2

細胞接着性が示された。以上の結果から、細胞接

(a)

0

20

40

60

80 100 120 140

d / nm(d)
NumberL929 / cells mm-2

おいて伸展した細胞の割合が高く、即ち、良好なFig. 1 Fluorescence images of L929 cells adhered on(a) HANR and (b) PI film, respectively.
NumberL929 / cells mm-2

価したところ、タンパク質含有量の少ない NR に

NumberL929 / cells mm-2

は、PI 膜と比べ増加した。さらに細胞伸展率を評

50 µm

400
1. ○ living cells
2. □ dead cells

300
200
100
0
0

20

40

60

80 100 120 140

d / nmFig. 2 The number of cells adhered on (a) HANR,(b) UDPNR, (c) PFNR and (d) PI films, respectively.
Open circles and squares correspond to the living
and dead cells, respectively. The x-axis represents
the film thickness.

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P-09
高分子溶液のゲル化に伴う自発的なパターン形成（１九大院理、２佐賀大理工、３広大数理）岡村香奈１、柳澤実穂１、成田貴行２、大西勇３、鴇田昌之１【はじめに】
海藻由来の多糖類であるκ-カラギーナンは陰イオン性高分子であり、高濃度の金属イオンの添加により、二重らせん構造を架橋点とする強いゲルを形成する。また、これらのゲル化
イオン濃度を変化させることによりゲルの強度や等方性、ゲル化温度などをコントロールできることが知られており、特にゲル形成イオンの濃度を増加させた場合では液晶ゲルが形成される。これまでに、κ-カラギーナン水溶液を毛細管内に閉じ込め、末端からカリウムイオンを一次元的に拡散・反応させると、ゲル中に液晶相と等方相が周期的に生じ、その周期性の解析からリーゼガング現象の一種に分類されることが明らかとなっている[1]。この系では､低分子イオンがκ-カラギーナン溶液中に自由拡散することにより周期的パターンが形成されるため、電場の有無や高分子溶液の粘性がパターン形成に大きな影響を与えることが予想される。そこで我々は､印加電場と高分子溶液の濃度がパターン形成に及ぼす効果について研究を行った。
【結果と考察】キャピラリ内に閉じ込めたκ-カラギー
ナン溶液が電場下でゲル化する際に示すパターンを撮影した偏光顕微鏡下画像と、その偏光強度の空間分布を図１に示す。この偏光強度解析から、得られたパターンは以下を満たすことが明らかとなった。

ここでは拡散端から n 番目の縞までの距

離、は n 番目の縞と n+1 番目の縞の間の間隔、は n 番目の縞の幅をそれぞれ示す。これらは低分子系のリーゼガング現象の空間則、バンド幅則と一致する。また、比例係数 、 の印加電場依存性や高分子溶
液濃度依存性についても明らかとなったので報告する。
【参考文献】[1] T. Narita and M. Tokita : Langmuir,

図 1. κ-カラギーナン溶液（1.0wt%）中に電場勾配
2.4V/cm を印加し、カリウムイオンを拡散させて得られたパターンの偏光顕微鏡下画像と偏光強度 I(x)の空間分布。

2006, 22, 349

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P-10
塩基拡散による荷電コロイド結晶歪みのモデル化
名古屋市立大学

奥薗

透、豊玉彰子、谷地知大、山中淳平【はじめに】 荷電コロイドは、電荷、塩濃度、コロイド粒子の体積分率を変化させることにより、結晶化を制御できる (1)。また、pH 勾配下 (2) あるいは温度勾配下 (3) で、一方向に結晶化が進行し、巨大な単結晶を作ることができる。しかし、一方向の塩基拡散によって生じる pH 勾配下において得られたコロイド結晶では、拡散方向に沿って長距離におよぶ、結晶格子サイズ（あるいは粒子の体積分率）の不均一が生じる。これらの現象を理解することは、学問的興味のみならず、コロ
イド結晶の応用的観点からも重要であるが、まだその物理的メカニズムは明らかになっていない。
【結果と考察】 塩基拡散による一方向結晶成長は、拡散物質が弱塩基の場合に起こる。この場合、塩基のコロイド粒子表面での吸着反応により電荷数が変化し、粒子間の静電反発力が大きくなり結晶化する。また、全体が均一な結晶を形成している試料に塩基を一方向拡散させると、結晶が歪むことから、結晶化プロセス自体が結晶歪みに関与している可能性は小さい。
以上を考慮して、粒子密度、イオン濃度、塩基濃度を場の変数として、結晶歪みのプロセスを記述する反応拡散型のモデルを構築した。そのモデル方程式に基づいた数値シミュレーションを行った結果について報告する。シミュレーションの結果は、実験結果と一部異なる部分がある。これを説明するため、コロイド粒子の拡散泳動効果について検討する。
【参考文献】(1) J. Yamanaka, et al., Phys. Rev. Lett. 80, 5806 (1998).
(2) J. Yamanaka et al., J. Am. Chem. Soc. 126, 7156 (2004).
(3) A. Toyotama et al., J. Am. Chem. Soc. 129, 3044 (2007).

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P-11
新規フッ素系キラル剤により誘起されたキラル液晶相の特性評価（九大総理工 1、九大先導研 2）柿坂康太 1、樋口博紀 2、奥村泰志 2、菊池裕嗣 2【はじめに】

X = H : Close-H
X = Br : Close-Br
X = F : Close-F

分子構造にフッ素原子を導入したフッ素系ネマチック液晶
は、低粘性であるため高速駆動が可能であり、さらに高い誘電異方性を有しながらも極性不純物を取り込みにくいことから

X = H : Open-H
X = Br : Open-Br
X = F : Open-F

液晶ディスプレイ材料の主流になっている。フッ素原子を液晶分子に導入することで上記のような特性が得られることから、液晶中にねじりを誘起する際に用いられるキラル剤 にフッ素

Close n-F
(n = 4, 5, 6, 7)を導入することで応答速度の向上、極性不純物による電圧保持
率低下の抑制、さらにはフッ素系液晶への高い相溶性が期待される。そこで本研究では、大きなねじり力 (HTP) を有する誘Figure 1. 種々のビナフチル系
キラル剤の分子構造導体が報告されているビナフチル構造を主骨格とした新規含フッ素ビナフチル系キラル剤を含む種々のビナフチル系キラル剤 (Figure 1) を合成し、置換基や分子構造の違いがキラル剤としての特性にどのような影響を与えるかについて検討を行った。
【結果と考察】合成したキラル剤を任意の割合で母液晶であるフッ素系ネ
マチック液晶JC-1041XX (JNC Co. Ltd.) に添加し、偏光顕微鏡
および紫外可視分光光度計を用いて、各キラル剤のHTPの温度依存性や相溶性、ブルー相の発現温度範囲を調査した。また、比較のために比較的高いHTPを有することで知られるキラル

Figure 2. 合 成 し た キ ラ ル 剤 の
HTP の温度依存性(括弧内は温度依存性の指標)剤ISO-(6OBA)2を用いて同様の実験を行った。
0

各キラル剤の HTP の温度依存性を Figure 2 に示す。HTP の値は大きく、その温度依存性も小さかった。これは縮環部位を有するため分子構造が剛直になったからだと考えられる。
Figure 3 に縮環部位の炭素数と HTP の関係を示す。炭素鎖が長くなるにつれて HTP は減少した。一般的にビナフチル誘導体
において二つのナフタレン環の二面角が 90º の際に最も HTP が小さくなることが報告されており、この場合にもその傾向が見

HTP / mm-1の度合いを表す。縮環型ビナフチル系キラル剤の HTP の絶対

Close 6-F-10

温度依存性の指標は、温度が 1 ºC 変化したときの HTP の変化-20

Close 7-F

-30
Close 5-F

-40
-50

Close 4-F

-60
3

4 5 6 7 8
Number of carbon, nFigure 3. 縮環部位の炭素数とHTP の関係られていると考えられる。また、母液晶に対する各キラル剤の相溶性を調べたところ、フッ素を有するビナフチル系キラル剤が最も高い溶解性を示した。さらに、Close-F を用いて発現させたブルー相は ISO-(6OBA)2 を用いた系に比べて温度範囲が約 2 倍に拡大した。

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P-12
コレステリック液晶電気対流パターンの形成過程（九大院理）○勝田康平, 石橋優作, 岩下靖孝, 木村康之

【はじめに】
負の誘電異方性を有するネマチック液晶に閾値以上の電圧を印加すると対流が発生し、それによって液晶の配向状態が変化することで、さまざまなパターンが現れることはよく知られている。一方、コレステリック液晶においても特徴的な電気対流パターンが観測される。
我々は、印加電圧を変化させたときにコレステリック液晶が示す電気対流パターンの三次元構造変化を、蛍光共焦点偏光顕微鏡(FCPM)法を用いて観察した。
【実験】
試料として負の誘電異方性を持つネマチック液晶にキラル物質、蛍光色素、界面活性剤を添加したものを用いた。FCPM法は試料に偏光したレーザー光を照射して、試料の三次元構造
を蛍光共焦点観察するものである。蛍光色素として液晶分子と平行に配向するものを用いることで、蛍光強度の変化から液晶分子の配向状態に関する情報を得ることができる。
【結果と考察】コレステリック液晶では分子配向がらせん構造を示すために、半ピッチごとに蛍光強度の強い部分が現れ、図(a)下段のようにストライプが観測される。印加電圧を増加させるとこの縞は不安定化し、正弦波状の縞から矩形波状の縞へと変化していく(図(b))。その後、ストラ
イプが倒れることで再び図(a)と同様の安定な構造が出現するが、層の数は増加する(図(c))。
さらに電圧を上げるとこのサイクルを数回繰り返し、最終的には乱流状態へと到達することが分かった。以上のような三次元構造変化の直接観察により文献(2)で提案されたモデルを確認することができた。
(a) 0Vrms(b) 4.44Vrms(c) 4.83Vrms

図：FCPM による電気対流パターンの三次元像。
下段は上段(x-y 図)における直線部での断面像(x-z 図)【参考文献】(1) I. I. Smalyukh, S. V. Shiyanovskii, O. D. Lavrentovich: Chem. Phys. Lett., 336, 88 (2001).
(2) T. Kohno,H. Miike and Y. Ebina: J. Phys. Soc. Jpn., 44,1678 (1978).

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P-13ࣛࢳ࢙ࢵࢺຠᯝ࡟ࡼࡿ☢ᛶ⢏Ꮚࡢ஺␒☢ሙୗ࡛ࡢ୍᪉ྥ୪㐍㐠ື
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mT ࡢ㟼☢ሙࢆ༳ຍࡋࡓሙྜ࡛ࡣࠊᣑᩓ㏿ᗘࡣ㐜ࡃࠊ1 ศ㛫࡛ࡢᣑᩓ㊥㞳ࡣ⣙ 5 μm ᮍ‶࡜ື⏬ୖ࡛ࡣ࡯࡜ࢇ࡝ື
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P-14
2 成分液体―微粒子混合系のダイナミクスシミュレーション（京大院工）○河村 信哉，谷口 貴志【はじめに】
混じり合わない二種の液体の混合物中において，微粒子はその表面物性により系に様々な影響を与える．例えば濡れ性の影響で二相界面にある微粒子は界面活性剤の役割を担い，エマルションを安定させる効果がある．このような粒子には球形粒子のみならず棒状の粒子も多く用いられる．液体二相系における微粒子の影響を取り扱う研究は，材料品質を向上させる観点から工学的に有用であるが，微粒子の表面物性・配向と，系の流動・形態との相関については未だに解明されていない部分が多い．そこで，本研究では 2 成分液体―微粒子混合系のダイナミクスシミュレーションを行い，その動的な振る舞いを考察した．
【シミュレーション手法】
固・液混合系のシミュレーションは一般に困難であり，種々の数値計算手法が開発されているが，本研究では粒子分散系の計算手法の一つである SPM (Smoothed Profile Method)[1]を用いた．この手法では，流体場を非圧縮性流体の Navier-Stokes 方程式，濃度場を移流拡
散方程式，粒子の位置と速度を Newton 方程式及び Euler 方程式を用いて求める．微粒子は球形とし，計算は 2 次元空間において行った．
【結果と考察】粒子表面の濡れ性が周囲の相分離構造及びそのダイナミクスに及ぼす影響を調べるため，計算領域中央に 1 つの微粒子が固定されている条件での 2 成分液体の相分離シミュレーショ
ンを行った．シミュレーションにおける濃度分布のスナップショットを Figs. 1,2 に示す．ここで，Fig. 1 と Fig. 2 では微粒子の濡れ性が異なっている．Fig. 1 では微粒子周りにどちらの成分も同じように存在しているが，Fig. 2 では濡れ性の高い成分が微粒子を取り囲み，周囲にリング状の濃度分布が生じている．
発表ではさらに，複数の微粒子を扱う場合や微粒子を動かした場合のシミュレーションについても述べる．

Fig. 1 濃度分布スナップショット A(微粒子の 2 成分に対する濡れ性が同じ場合)

Fig. 2濃度分布スナップショット B(微粒子と片方の成分との濡れ性が高い場合)【参考文献】[1] Y. Nakayama, K. Kim, and R. Yamamoto, Eur. Phys. J E 26, 361-368 (2008).

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P-15
モデルポテンシャルを必要としない凝縮水素系の分子動力学数値実験法開発に向けて（京大院理）金賢得

昨年の第一回ソフトマター研究会では、核の量子効果を wave packet (WP)として取り入れた新しい半量子的分子動力学法について、発表を行った。これは核 WP の分子動力学法を水という凝縮系で実現する事に成功した最初の例であり、核 WP の自由度が他の古典自由度と同様の運動方程式の形として組み込まれているため、計算コストが抑えられ、かつ従来の分子動力学法で使用されてきた多くのテクニックをほぼそのまま適用する事ができる。(1,2,3)
我々はさらに、核だけでなく電子も WP 化する事で、より普遍性の高い分子動力学法を開発している。この手法により、Lennard-Jones ポテンシャルなどモデル相互作用ポテンシャ
ルの導入が不要になり、またポテンシャル上の核波束の量子性を非摂動的に取り入れることが可能となる。我々は最近、この新しい分子動力学法開発に必要不可欠な拡張ポテンシャルを導出することに成功した。今回、核と電子を同時に WP 化して取り扱う事で初めて考慮する事が可能となった non-Born-Oppenheimer の効果も含めて、本発表で報告する。(4)電子も核も同時に WP 化することで導出した拡張ポテンシャル（左図）とその configuration（右上図）。右下図は拡張ポテンシャルの R=3.8Å断面における核の量子効果。
【参考文献】(1) K. Hyeon-Deuk and K. Ando, J. Chem. Phys. Vol. 131 (2009) 164507(2) K. Hyeon-Deuk and K. Ando, J. Chem. Phys. Vol. 132 (2010) 064501(3) J. Ono, K. Hyeon-Deuk and K. Ando, Int. J. Quant. Chem. (2012) DOI:
10.1002/qua.24146(4) K. Hyeon-Deuk and K. Ando, Chem. Phys. Lett. Vol. 532 (2012) 124

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(1) Y. Sassa, S. Shibata, Y. Iwashita and Y. Kimura, Phys. Rev. E885, 061402 (2012).
(2) Y. Roichman and D. G. Grier, Phys. Rev. E 75, 020401(R) (2007).
(3) J.E. Curtis and D.G. Grier, Phys. Rev. Lett., 90, 133901 (2003).

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(1) Mol . Cryst . Lip . Cryst . , 1985, Vol. 128,pp. 75-87

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P-18
溶質分子周りに見られる水の速い緩和成分（ 九大理 A 、京大化研 B 、東北大工 C ）○久保田陽二 A 、吉森明 A 、松林伸幸 B 、鈴木誠 C 、秋山良 A【はじめに】
アクチンなどのタンパク質や電解質の水溶液
でのマイクロ波を用いた誘電緩和スペクトルの測定において、速い緩和成分をもつ水（ハイパーモバイルウォーター）が溶質付近に存在する事 が 知 ら れ て い る 。ATP エ ネ ル ギ ー 変 換 に お いて水が重要な役割を担っている事がわかってきている。速い緩和成分については、例えば筋肉繊維が動く際の分子モーターの動作に関して議論が行なわれている。しかしハイパーモバイル!"#$
ウォーターの実体に関する理解は進んでいない。
実験データの解析結果としてハイパーモバイル
図：外 部 電 場 に 対 す る 誘 電 応 答ウォーターがイオンの近傍に存在すると報告さを 計 算 し た 。イ オ ン 周 り の 特 定れている。従来の分子動力学シミュレーションの領域を切り出して解析した。
による解析では、系全体の誘電的な性質が調べられておりイオン近傍の局所的な情報を拾い出していない。一方でイオン近傍の局所的な性質の解析として同一水分子の運動緩和を調べる試みがなされているが速い緩和の成分を見出すことには成功していない。
ハイパーモバイルウォーターはアルカリハライド水溶液における実験でも存在が確認されている。その実体を解明するために分子動力学シミュレーションを行ない、単一イオン周りの水の動的な性質を調べた。実験では摂動的な外部電場に対する応答を測定している為、イオン周りの水の局所的な誘電挙動を調べる必要がある。そこで揺動散逸定理に基づいて分子動力学シミュレーションで計算すべき物理量を定式化し、局所的な誘電応答に相当する量を求めた。

Q【結果と考察】常温常圧の条件下で分子動力学シミュレーションを用いてイオン周りの水の動的な性質を調べた。その結果、イオン周りの第１及び第２水和殻辺りの水はバルクの水と比べて早い緩和成分を持っている事がわかった。緩和の時定数を調べた所、実験による 測 定 値 と も よ く 一 致 し て い た 。今 回 の 研 究 に よ り 、(1)同 一 水 分 子 の 緩 和 運 動 で は イ
オ ン 近 傍 に 遅 い 運 動 が 見 ら れ る 、(2)粒 子 間 の 協 調 的 な 運 動 を 調 べ る 事 で 早 い 緩 和 成 分が見られる、という事がわかった。即ちハイパーモバイルウォーターを理解する上では誘電緩和のクロスタームを含めた解析を進める事が重要である。そこでクロスター
ムを幾つかに分割しそれぞれの成分が誘電緩和に対してどのような寄与をしているかを調べた。
また、単にリアリスティックなモデルに対する計算をするだけではなく、遅い緩和
成分と早い緩和成分が見られる事を理解するために単純化したモデル分子系を用いた解析も行なっている。

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P-19
粘弾性体に挟まれた脂質二重膜における異常拡散（ 首都大理工）好村滋行（Univ. Libre de Bruxelles）S. Ramachandran（産総研）関和彦
	  粘 性 的 な 二 次 元 の 脂 質 二 重 膜 が 、 粘 弾 性 体 の 溶 媒 に 挟 ま れ て い る 状 況 で 、 脂 質 二 重
膜 に お け る ダ イ ナ ミ ク ス と 応 答 を 考 察 す る [1]。こ の よ う な 状 況 は 、ア ク チ ン ネ ッ ト ワークから成る細胞骨格の存在など、多くの真核細胞で見られる。最初に、周波数に依存 す る 一 般 化 さ れ た 膜 の 易 動 度 テ ン ソ ル を 導 出 す る 。次 に 図 1 の よ う に 、粘 弾 性 体 が
2 枚の壁に挟まれている状況に注目する。溶媒が粘弾性的であることにより、脂質二重膜に埋め込まれた物体（円盤）は異常拡散を示すことがわかった。それにより、円盤の平均自乗変位と溶媒の周波数異存の弾性率を結びつける有用な関係式が得られた。
さらに、膜に埋め込まれた二粒子の相関拡散についても議論する予定である。

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 Schematic picture showing a planar viscous membrane at z = 0 with 2D constant viscosity η .	
 It is sandwiched by a viscoelastic solvent of 3D frequency-dependent viscosity	  ηs[ω ].	
 €【参考文献】€€[1] S. Komura, S. Ramachandran, and K. Seki, EPL 97, 68007 (2012).

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P-20
単一リポソーム融合分裂操作系の構築（ 大阪大学大学院	
  情報科学研究科）塩見	
  秀明【はじめに】
	  微 小 区 間 に お け る 化 学 反 応 制 御 を 目 的 と し て 、 様 々 な マ イ ク ロ リ ア ク タ ー に つ い て研究が行われている。その中でも、細胞サイズのリポソームを用いたマイクロリアク
ターは、細胞を模擬した系として極めて重要である。しかし、リポソームでは、内封する化学種や濃度は初期の作製時に決まってしまい、溶液を外部から足す・分割するといった操作で化学反応を制御することは難しい。そこ
で、リポソームの融合と分裂をカップリングすることにより、反応場の体積を保存したまま繰り返し溶液を混合することのできる、より高度な化学反応の制御が可能な
リ ポ ソ ー ム マ イ ク ロ リ ア ク タ ー の 構 築 を 行 っ た 。 	
 	
  先 行 研 究 で 、 直 流 電 流 に よ り 融 合 し た リ ポ ソ ー ム が 、封入した巨大分子の排除体積効果により自発的に変形し、
バ デ ィ ン グ す る 実 験 結 果 が 報 告 さ れ た [1]。こ れ を 応 用 し 、
光ピンセットによる選択的融合と、自発分裂を制御する
ことにより、体積を保存したまま繰り返し使用できるリ
ポ ソ ー ム 内 化 学 反 応 場 の 構 築 を 目 指 し た 。 (図 １ )	 	
 【 結 果 と 考 察 】 	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
 

図 １ 	
  融 合 ・ 分 裂 するリポソームマイク
ロリアクターの模式
	
 図	
  	
 

	
 

任意のリポソーム 2 つを光ピンセットにより選択し、電流印可部で接触させる。直流
電流により、目的のリポソームを選択的に融合させた。この方法で内部にβ-galactosidase と CM-FDG を 封 入 し た リ ポ ソ ー ム を 融 合 さ せ た と こ ろ 、リ ポ ソ ー ム 内
部 で 酵 素 反 応 が 進 行 し た (Contact	  and	
  Fusion) 。 そ の 後 、 内 部 に 封 入 し た 巨 大 分 子
PEG の 排 除 体 積 効 果 に よ り 、融 合 後 リ ポ ソ ー ム は 自 発 的 に バ デ ィ ン グ し た (Budding)。
次に、バディングしたリポソームに他のリポソームを融合させることで、バディングが繰り返し起こることを確認した。バディングしたリポソームは完全に分離せず、チューブによって繋がっていることが分かった。浸透圧によりバディングさせたリポソ
ー ム の 温 度 を 下 げ る こ と で 、 バ デ ィ ン グ し た リ ポ ソ ー ム は 分 離 し た (Fission) 。 以 上の実験により、図 1 のサイクルの各部分が実現可能なことが分かった。
【参考文献】(1) H.Terasawa, et al. PNAS, 109(16), 5942-5947 (2012)

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P-21
流体力学的に結合した光駆動コロイド粒子の集団運動（九大院理）○柴田就平、岩下靖孝、木村康之【はじめに】流体中に分散している粒子は、粒子間に流体力学的相互作用が働くために、複雑な挙動を示す。例えば、同一円周上で駆動力を受けて複数の粒子が周回運動する系では、粒子集団のリズム運動が報告されている。[1,2]本研究では、粒子サイズの不均一がこのリズム運動に与える影響を調べた。
【実験】レーザー光の位相を任意に変調可能にする空間光変調器を用いることにより、多粒子の同時操作が可能なホログラフィック光ピンセットを構築した。これにより円環上に複数の粒子を捕捉し、接線方向に駆動力を与え、周回運動させる系を作成した。
今回の実験では直径が 3m と 2.5m の２種類の粒子を用い、粒子を等間隔に配置した状態を初期状態として周回運動をさせた。
【結果と考察】例として全粒子数が６の場合の結果を以下で議論する。直径 3m の粒子のみからなる系では、それぞれの粒子が隣接した粒子とペアを作って運動する非振動モード(図１(a))とそれ以外の運動をする振動モード(図２(b))の２種類のモードが観測された。この２つのモードは系の不均一性や熱ゆらぎのために非周期的にスイッチ
ングしている(図１)。一方で、６個のうち１個を直径が 2.5m の粒子に変えた場合(図２(a))、非振動モードのみが選択され、スイッチングは起きなかった(図２)。このように粒径の異なるものを混入すると振動モードが抑制され、クラスターのみからなる運動を安定化することがわかった。さらに流体陸学相互作用を考慮した運動方程式により、理論的にもこれらの経緯が説明できることがわかった。

図１.同径粒子のみからなる系の運動

図２.小さい粒子を混入した系の運動【参考文献】(1)Y.Roichman and D. G. Grier, Phys. Rev. E75, 020401(R) (2007)(2)Y.Saasa and S. Shibata, Y. Iwashita and Y. Kimura, Phys. Rev. E85, 061402(2012)

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P-22
粒子間相互作用に極小を２つ持つ系における固液相転移の研究(九大院理)	
  末松安由美

吉森明	
  才木将史	  松井淳(東京電機大理工)	
  小田垣孝【はじめに】
蛋白質やコロイド系の相転移現象には枯渇効果が重要であることが知られている。枯渇効果による相互作用ポテンシャルは、多成分系であるために複数の極小をもつ。この複数の極小が相転移現象に影響を与えると考えられるが、その詳細についてはまだ明らかになっていない。
本研究では、複数の極小を含む相互作用が相転移に及ぼす影響を知る為に
Lennard-Jones-Gauss(LJG)系を採用した。LJG 系は二つの極小をもった２粒子間
ポテンシャルで相互作用する粒子からなり、２つ目の極小の位置(r G )と深さ(ε)を変えると様々な相が得られる。１成分単純系であるが、ガラスを形成することで近年注目されている。この 3 次元 LJG 系に対し、以下に示す理論を適用して広いパラメーター領域での結晶と液体の安定相を決定する。
【手法】

粒子のコアにあたるポテンシャルエネルギーの斥力部分を非摂動項、それ以外の部分を摂動項として、熱力学的摂動論を用いる。LJG ポテンシャルの一つ目の極小でポテンシャルを２つに分け、引力を含む部分を摂動項とした。粒子のコアにあたる斥力部分は剛体球で近似し、その自由エネルギーの計算には密度汎関数法を適用した。このようにして得られたヘルムホルツの自由エネルギーを液相と固相のそれぞれに対してプロットし、共通接線を引くとその接点から
固−液の共存密度を求めることができる。ここで、結晶構造は fcc を仮定する。
1【結果と考察】0.8¡/¡0

図１は、圧力 Pσ 3 /ε 0 =0 (σとε 0 は１つ目の極小の位置と深さを表す)において決定した３次元 LJG 系の相図を示す。この圧力では、r G /σ=1.0, 1.45 <r G/ σ で 二 つ 目 の 極 小 の 深 さ εが大きくなると fcc 結晶が安定であった。また、1.05 < r G σ<	 1.4 では、ε/ε 0 < 1 では結晶化しなかった。

0.6
0.4
0.2
0
1

1.1

1.2

1.3
rG/m

1.4

1.5

1.6

図 1	
  P=σ3/ε0=0 での LJG 系の相図。理論計算による fcc が安定な点を●、液相が安定な点を○で表す。
また実線は分子動力学シミュレーションによる融点を示す。

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P-23
スメクチックバブルの電場誘起非平衡ダイナミクス（ 早大院先進理工）杉澤 進也	
  多辺 由佳【はじめに】
高電場下における流体の変形現象は電気流体力学(EHD)効果として知られ、インクジェット技術に応用されるなど盛んに研究が行われている。その１つとして我々はこれまで、スメク
チック液晶で作られた半球殻状の自己保持膜（スメクチックバブル）を対象にその直流電場による変形挙動を調べてきた。本報告では、バブル自体のマクロな変形現象とは別に、厚さの異なる２層のバブル膜の界面でゆらぎが成長してできる動的パターンを観察した結果を報告する。この現象は、バブル膜表面という理想的な２次元系における流体不安定性として解析できる。
【結果と考察】サンプルには、室温下で安定してSmA相をとる8CB (4-n-octy-4’-cyanobiphenyl)で作成した
半径2.0〜5.5mmのバブルを用いた。それぞれのバブルは、上部の薄い半球殻膜を下部の厚い液晶膜が支える２層構造を持ち、均一な厚みの上層に対し、下層は上部との接触面に向かう
につれ急激に薄くなる、メニスカス構造を持つ。上層の膜の厚さは200〜2000nmであった。
半球バブルを平行に向かい合わせた２枚のステンレス電極板の間に設置し、極板間に直流電圧を印加した時のバブルの様子を高速カメラで観察した。	
 	
  バブルの変化の有無には、バブルの厚みや形状に依存する閾値が存在した。閾値より高い
電場を印可すると、印加直後に上下膜の境界部分が揺らぎ、揺らいだ領域で厚い紐状のドメインが下層から引き抜かれる。紐状ドメインは上部のバブル膜表面に沿って頂点方向に向けて成長し、図 1 に示すような特徴的な紐状パターンとして観測された。ここで、紐の本数に着目すると、電場が小さい範囲では単調に増加するが、大きくなるとある値に飽和する様子が観察された。	
 図１.	
 動的パターン出現の様子。左図から右図にかけて時間の経過を表す。	
 (r0 , h, E) = (2.13mm,450nm,2.0 × 10 5 V /m) 	
 

	
 

	
  敷居電場は、２層の境界に電場印加により電荷が蓄積されることを考慮してナビエストー€

クス方程式を書き下す事により、バブルの形状（半径、２層の高さ）およびバブル膜の厚さの関数として導入する事が出来た。また、紐の本数に関しては、紐の発展により境界付近に蓄えられた電荷がバブル膜上に運ばれる事を考慮し、成長する境界波の波数を導入する事により求めた。敷居電場、紐の本数のいずれの解析においても理論モデルは実験結果と良く一致しており、バブル膜の厚さに対して単調に減少する関数として記述する事が出来た。この結果から、今回観察された動的パターンの挙動は、バブル膜の厚さを制御する事により決定
されると結論づける事が出来た。詳しい解析の結果は当日に報告したい。

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P-24
６層周期相構造をもつフェリ誘電キラルスメクチック相（京大院理,DIC,東工大,KEK-PF）高西陽一,西山伊佐,大塚洋子,山本潤,飯田厚夫【はじめに】
キラル液晶の強誘電相と反強誘電相の間にはその拮抗によりいくつかの副次相と呼ばれる相が出現することは、反強誘電相の発見当時から知られており、長年その相転移に関する議論がなされている。誘電測定や光学的な測定から、構造は隣接層間の傾き（clinicity）による一種の超格子構造が推定され、近年のＸ線共鳴散乱測定[1]により少なくとも３層周期構造と４層周期構造に関しては、その構造の詳細が決定的となった。一方でそれ以外の副次相に関しては、Ｘ線共鳴散乱測定における対象原子が限定されていることなどもあり、まだ未解決な部分が多い。そこで我々はこうした３層、４層周期構造以外の超格子構造をもつ副次相のＸ
線共鳴散乱測定による構造決定を目的として、側方置換基に共鳴散乱の対象原子である臭素を有する新規なキラルスメクティック液晶を合成し[2]、今回別のキラルスメクチック液晶との混合系で 6 層周期相構造を示す副次相を発見したので報告する。
【結果と考察】今回用いた液晶は含臭素ジキラル液晶 1(S,S)とキラル液
晶 2(S,S)の 9:1 混合物である。この混合系に関して偏光顕SmC*
微鏡観察、誘電率測定、共鳴 X 線散乱測定を行った。
変調周波数 1kHz での誘電率の温度依存性を図１に示す。
偏光顕微鏡観察との対応から 110℃以下は反強誘電SmCA*、123~130℃付近は強誘電 SmC*相であると考えSmCA*られ、その間に少なくとも３つの副次相の存在が見受けられる。誘電率の大きさから 110~113℃は３層構造のフェリ誘電相、113~120℃は 4 層構造のもう一つの反強誘Fig.1:1kHz での誘電率の温度依存性	
 電相であると推測でき、実際に共鳴 X 線散乱測定でもそれぞれ 1 1/3 次、1 1/4 次の散乱ピークが観測されている(図 2(a),(b))。問題の副次相は 120~123℃の領域で、 (a)
この温度では 1 1/6 次の散乱ピークが観測され、6 層周期構造を持つことがわかる。副次相は周期構造内の隣 接 層 間 分 子 の 傾 き 方 向 が 同 じ (synclinic,F) か 逆(anticlinic,A)かの割合 qT=[F]/[F]+[A]によって表現することが多く、３層構造は qT=1/3、4 層構造は qT=1/2 で(b)あり、今回発見した 6 層構造は qT=2/3 であると考えるのが妥当である。これまで SmC*相と SmCA*相の間に出現する副次相は、３層構造と 4 層構造のみが認知され、それ以上の周期構造の存在は、2,3 のグループの光学測定と、理論的な予測[3]がある程度でほとんど認知(c)
されなかった。しかしこの結果は、他にも副次相が確かに存在することを実証したことになり、今後の強誘
電・反強誘電性相拮抗による逐次相転移に関する研究展開に大きく波及するものと考えている。
【参考文献】[1] P. Mach et al., Phys. Rev. Lett. 81, 1015 (1998).

Fig.2:各副次相での 2 次元共鳴 X 線散乱.
(a)112°C(SmCA*(qT=1/3)),(b)117°C(SmCA*(qT=1/2)),(c)122°C(SmCA*(qT=2/3))	
 [2] Y. Takanishi et al., J. Mater. Chem. 21, 4465 (2011).
[3] A. Emelyanenko & M. Osipov, Phys. Rev. E 68, 051703 (2003).

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H = 0.6
H = 1.0
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0.75

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(1) R. Tatsumi and R. Yamamoto, Phys. Rev. E 85, 066704 (2012).
(2) Y. Nakayama and R. Yamamoto, Phys. Rev. E 71, 036707 (2005).

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P-26
Change of Polymer Depletion
near Solvent Permeable Flat Walls by Hydrodynamic Flow (II)Takashi Taniguchi1, Yuichiro Arai1, Tai-Hsi Fan2, Remco Tuinier3,41

Department of Chemical Engineering, Kyoto University, Japan
Department of Mechanical Engineering, University of Connecticut, USA
3
DSM Research, ACES, P.O. Box 18, 6160 MD Geleen, The Netherlands
4
Van t Hoff Laboratory, Debye Institute, Utrecht University, The Netherlands
2

In a polymer solution near an interface the polymer segments are either attracted or
repelled by that interface [1]. In the latter case there exists a depletion zone near the interface.
In this zone the polymer segment concentration is smaller than the bulk value because of theless possible number of configurations of the polymer chains. The non-adsorbing wall forbids
a certain amount of paths of the polymer chain. For ideal polymer chains near a hard wall thedepletion thickness is close to the polymer’s radius of gyration. This result holds generally fora dilute polymer solution, whereas in a semi-dilute polymer solution the depletion thickness isdetermined by the correlation length. The previous investigations of polymer depletion at aninterface primarily focus on the equilibrium case. The equilibrium depletion thickness suffices
to describe the attraction between colloidal particles when the depletion layers overlap. It is offundamental and practical interest to understand the change of the depletion layer under afluid flow effect. A convective depletion model was first established by Odijk for describing athin depletion boundary layer in front of a fast moving sphere. However, a complete picture of
the fully coupled convective depletion effect under various conditions is not yet available.
Here we propose a theoretical framework to investigate dynamic depletion effects bycombining two models: (i) the two-fluid model, with the chemical potential obtained under the
ground state approximation (GSA) of the self-consistent field theory (SCFT) for polymericsystems and (ii) the two-fluid model along with the dynamical version (DSCFT) of SCFT. [2]To demonstrate how the combined formalism works well, here we study the influence of flowon the polymer segment density profile in a narrow or wide slit. This is an interesting problem
since for a narrow slit an analytic expression is only available for describing the equilibrium
segment density profile. It is unclear that to what extent a flow field modifies the depletion
layers. For a weak flow and a narrow slit, an analytic expression is derived to describe thesteady state polymer concentration profiles in a Θ-solvent. In both Θ- and good-solvents, we
compute the time evolution of the concentration profiles for various flow rates characterized
by the Peclet number. The model reveals the interplay of depletion, solvent condition, slit
width, and the relative strength of the fluid flow.
(1) H. N. W. Lekkerkerker and R. Tuinier, Colloids and the Depletion Interaction, (Springer,
Heidelberg 2011).

(2) To be appeared in EPJ-E,

http://arxiv.org/abs/1202.1583

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P-27࣐࢖ࢡࣟࣅ࣮ࢬಟ㣭ከᏍ㉁㧗ศᏊ⭷ࢆ⏝࠸ࡓ㟁Ẽᾐ㏱ὶ࣏ࣥࣉࡢ㛤Ⓨ㸦஑኱㝔⥲⌮ᕤ 1࣭஑኱ඛᑟ◊ 2 㸧ࠐ㇂ཱྀᏛ 1࣭ዟᮧὈᚿ 2࣭ᵽཱྀ༤⣖ 2࣭⳥ụ⿱Ⴙ 2࠙ࡣࡌࡵ࡟ࠚ
Cross-section of porous
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Micro bead

Polymer
Cross-section of porous
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Close

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Polymer

Figure 1. Permeation mechanism ofalternating electroosmotic flow by use of
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Flow rate(ml/min) ᾮయࡢ⫼ᅽࢆࢮࣟ࡟ಖࡕ࡞ࡀࡽὶ㔞ࢆ ᐃࡍࡿ⿦⨨ࢆ⪃≉ᛶ࡜ẚ㍑ࡋࡓࠋస〇ࡋࡓ

TEMs(pore size:400nm)
SiO2 porous material
TEMs(pore size:80nm)

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0

0

5

10
15
20
25
Applied voltage(V)30

35Figure 2. Applied voltage dependenceof electroosmotic flow rates of porous
materials.

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Figure 3. Cross-sectional image of
microbeads (green) modified tracketched membrane (yellow) observed by
confocal laser microscope.

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(1) S. Yao, J. G. Stantiago, J. Colloid Interface Sci. 268, 133 (2003).

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P-28
水―2,6 ルチジン混合溶液におけるコロイドの二次元凝集ダイナミクス,（九大院理）玉井達哉、岩下靖孝、木村康之【はじめに】
二相混合溶液にコロイド粒子を分散させた系において、溶液が一相状態から二相状態に相分離する近傍の温度では、粒子表面と溶液の相互作用が変化し、粒子間相互作用も変化することが知られている。その相互作用は二相混合溶液の組成によって決まり、特に臨界組成においては臨界カシミア力と呼ばれ、近年注目されている。[1] 通常、コロイドの凝集の起源であるファンデルワールス力による凝集は、熱揺動に対して不可逆的な凝集である。しかし、上記の臨界カシミア力による相互作用は、強さが相分離温度との温度差に依存するので、これを利用することにより凝集、分散を可逆的に制御でき、コロイドの凝集の研究に非常に有用である。よって我々は二次元系におけるコロイドの凝集ダイナミクスの解明を目的とし、主に臨界組成におけるコロイドの凝集過程を観察した。我々は二相混合溶液として、同様の実験によく用いられている水―２，６ルチジンの混合溶液を用いた。水―２，６ルチジンの臨界組成溶液にシリカ粒子を分散させ、厚さ 200 m の平らなガラスキャピラリーに封入しセルを作成した。セルを低温から液―液相分離温度近傍まで上昇させ、コロイドの凝集の様子を観察した。この際、コロイドの面積密度 、液―液相分離温度との温度差 T などに対する依存性を調べた。
【結果と考察】T = 0.02 ℃程度まで温度を上昇させると、引力が強くなり粒子の凝集が顕著にみられた。
この時、が小さいときは粒子は孤立したクラスターを形成し、が大きいときは、粒子がネットワーク状に繋がりパーコレートした(下図)。このダイナミクスの違いはφに大きく依存し、T にはあまり影響されないことがわかった。この他に、T = 0.2,のとき粒子の凝集・分散の臨界的な挙動が見られた。
【参考文献】[1] C. Hertlein et al. Nature 451, p.171 (2007)

孤立クラスターを形成した粒子
粒径 2m =0.196 T=0.05

パーコレートした粒子
粒径 2m =0.597 T=0.1

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P-29
自由エネルギー局面再構成による脂質ベシクル変形ダイナミクスの解析（JST/大阪大学）

津田

宗一郎

【はじめに】
多彩なダイナミクスをもつ脂質ベシクルの変形に関する研究では、顕微鏡観察によってある
特定のベシクルの時間的変化を追う手法が一般的である。本研究では、それに相補的に成り得る解析手法として、ベシクル形状の統計的データから（実質的）自由エネルギー局面(Free
Energy Landscape, FEL)を再構成することで、変形ダイナミクスの解析を行う手法の開発を試みた。
【結果と考察】W/O エマルション法により作製したユニラメラ（一枚膜）脂質ベシクルを初期集団として用い、これを様々な浸透圧条件に置くことで得られるベシクルの形態を共焦点顕微鏡によって撮影した。各条件につき 16000 個の断面図画像を取得し、個々の形状について Elongation,
Dispersion, Distortion, Eccentricity, Solidity, Roundness Factor という６つの指標で各ベシクルの形態を定量化した。この多次元情報を、主成分分析によって 1 次元または 2 次元空間へ圧縮し、その自由エネルギー局面を F=-log(P(s)) として求めた（P(s) は主成分の確率分布）。その結果、各浸透圧条件に依存して安定なベシクルの形態が異なることが観察された。
ベシクルの理論モデルである Area-to-Difference Elasticity モデル（ADE モデル、参考文献
１）と比較したところ、観察された安定な形態と理論的に予想される形態が一致することがわかった。
また、自発的に変化するベシクルの時間的変化を FEL 上にプロットしたところ（図 1）、ベシクルの FEL 上のある領域での滞在時間と FEL の地形が相関する様子が見られた。これは FEL が実際にベシクルの変形ダイナミクスを反映していることを示唆しているものと考えられる。

図 1：(a-f) 自発的に変化する脂質ベシクル。赤血球様のベシクル(a)が円盤型(c)へと変化し、さらに楕円体形(e)へと変形した後、非対称なバディング(f)により娘ベシクルを形成する。(g) 再構成された FEL 上にプロットされた自発的ベシクル変形のトラジェクトリー。図上のアルファベットは左側のベシクル(a-f)の FEL における位置を表す。動画（参考文献２）も参照のこと。

【参考文献】(1) Miao, L. et al., (1994) Physical Review E, 49(6), p.5389-5407.

(2) www.youtube.com/watch?v=z-lslpE_3lY

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P-30
トポロジー効果を考慮した平均場理論による
環状-線形高分子混合溶液の相分離（ 九州大学 理学研究院）中島 千尋, 坂上 貴洋【はじめに】
環 状 高 分 子 溶 液 の 濃 度 の 高 精 度 調 整 は 実 験 技 術 上 も 現 実 的 な も の に な り つ つ あ る [1]。
高分子溶液の熱物性やレオロジー的な性質は、高分子鎖のトポロジーの影響を受けて非自明に決まるほか、わずかな濃度の変化で定量的に非常に大きく振る舞いが変化することが知られる。
我 々 は 、 高 分 子 鎖 の ト ポ ロ ジ ー の 効 果 を 考 慮 し た 平 均 場 理 論 [2,3] を 用 い て 環 状 - 線 形
高 分 子 混 合 溶 液 の 相 分 離 の 様 子 を 調 べ 、体 積 分 率 と χ パ ラ メ ー タ に 関 し て 相 図 を 得 た 。
これを用いてトポロジー制限の効果等について議論する。
【結果と考察】分 子 量 比 率 一 定 の も と で の 環 状 -線 形 高 分 子 混 合 溶 液 の 相 境 界 （ N 1 、 N 2 は そ れ ぞ れ
環 状 、線 形 高 分 子 の 分 子 量 。N 1 :N 2 =1:2）。横 軸 φ は 環 状 高 分 子 の 体 積 分 率 、縦 軸 は
χパラメータを環状高分子の分子量 N1 でスケールしたもの。
十 字 は 線 形 鎖 同 士 の 混 合 溶 液 の プ ロ ッ ト 。 線 形 鎖 同 士 の 場 合 、 φ -χ N 1 プ ロ ッ ト で は
分 子 量 そ の も の に は 非 依 存 に 相 境 界 が 重 な る 。し か し 環 状 -線 形 混 合 溶 液 で は 、環 状 鎖のトポロジー効果のために、分子量比が一定でも分子量そのものに依存して相境界が変化する。特に分子量が大きくなるに伴い、環状鎖特有の性質が顕著になる。また、臨界点の位置にも特有の振る舞いが見られる。
【参考文献】(1) A. Takano et. al., Polymer, vol.50, 1300-1303 (2009).
(2) T. Sakaue, Phys. Rev. Lett., vol.106, 167802 (2011).
(3) T. Sakaue, Phys. Rev. E., vol.85, 021806 (2012).

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P-31
拡散係数における枯渇効果（九大院理）

中村 有花、吉森 明、秋山 良【はじめに】
大きさの異なる粒子(小粒子と中粒子)からなる 2 成分溶媒中に大きな溶質粒子を溶かすと、小粒子が枯渇剤として働き中粒子と溶質が引き合う。そのため溶質表面での中粒子の密度はバルクよりも高くなる。溶媒粒子の密度が高いと溶質は動きづらくなるだろう。本研究では枯渇効果が溶質の拡散係数に及ぼす影響に着目する。実験などではよく、拡散係数の計算に流⁄体力学の Stokes-Einstein (SE) 則が用いられる。係数は境界条件によって決まる定数で、多くの場合、溶質表面で溶媒速度の接線成分がゼロになる Stick 条件(⁄ ) 、または速度を失わずに滑る Slip 条件(

境界条件を仮定すれば、拡散係数は溶質の半径⁄ ) が用いられる。SE 則によるとと溶媒の粘性から簡単に評価できるが、溶質表面での高い溶媒密度の効果は含まれない。
【理論】
密度分布を考慮した拡散係数の計算方法を摂動展開を用いて開発した。溶媒粒子の大きさが溶質よりも充分小さいとし、その比 を用いて微視的な理論を展開する。その結果、流体力
学の式と溶媒の密度分布で決まる境界条件が得られた。境界条件は 2 成分溶媒の密度分布を表す動径分布関数( )、くと SE 則中の係数が以下のように求まる。

( ) から計算できる。得られた境界条件のもと流体力学の式を解

(

(

)

)

、 は 動 径 分 布 関 数 ( )、 ( ) に よ っ て 決 ま る 定 数で あ る 。 密 度 分 布 が な い と き
( )
( ( )
) 、Slip 条件となるように仮定している。
【結果】
大きな溶質と 2 成分溶媒(小粒子と中粒子)ともに剛体球としたときの係数 を、開発した方法
を用いて計算した(Fig.1)。中粒子を添加していくと は Slip 条件を離れ、Stick 条件に近づく。
また、中粒子の半径比を大きくすると、中粒子を少量添加しただけ急激に Stick 条件に近づくことが分かった。
中粒子の溶質表面での密度は、中粒子の添加量が多くなるにつれ非常に高くなる。例えば中粒子の半径比が 2 のとき、モル分率 0.029 で表面の密度はバルクの 50 倍になる。中粒子の半径比を大きくすると密度はさらに高くなる。枯渇効果によって溶質表面での中粒子の密度が高くなると、溶質表面で中粒子が動きづらくなり
Stick 条件に近づいたと考えられる。

図 1. 理論を用いて計算した係数。中粒子の添加しモル分率を変化させた。粒子の大きさは溶質:小粒子:中粒子=50:1:2~5

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P-32
モデル細胞内における相分離とミクロゲルのパターン形成（九大院理）濁川慎平

鴇田昌之

柳澤実穂

【はじめに】細胞は、脂質膜で覆われたメゾスケールの空間内に、多量かつ多様な生体高分子からなる粘性流体を閉じ込めている。これらの成分は細胞の機能発現に適した空間配置となるように時空間制御されている。しかし、その制御機構は未だに解明されていない。そこで本研究ではその制御機構を理解するための第一歩として、脂質膜に覆われたミクロ
油中水滴を細胞モデルとして用い、内部に水性二相分離を示すポリエチレングリコール（PEG）とゼラチンの混合水溶液を包含し、温度変化に伴う相分離パターンの変化に及
ぼす細胞サイズの影響を明らかにした。
【結果と考察】PEG－ゼラチン－水系は、温度低下に伴って（PEG

100
D=32
D=53
D=82
D=288

のゲル化という 2 つの転移現象を示す。相分離点 Tpとゲル化点 Tm の大小関係は組成に依存するが、今log(d/m)

相とゼラチン相への）液－液 2 相分離と、ゼラチン
10回はゲル化点よりも相分離点が上（Tp > Tm）となる条件で実験を行った。相分離後期過程では、小さな
1

ゼラチンの液滴が互いに衝突合体して成長する。図1１にその液滴の平均直径サイズ d を時間 t に対して

10
100log(t/sec)

1000

プロットした。この結果から、液滴の成長は冪乗則

図 1：直径 D の細胞内で相分離さ(d ~ ta)で表されることがわかる。図 2 に、冪の値をせた際のゼラチン液滴の直径 d の細胞サイズ D に対してプロットした。この結果は、 時間発展
液滴の成長速度が細胞サイズに依存していること

1

d~ta

を示している。一般に、衝突合体による液滴の成長
我々の系においても、細胞サイズ D が 100μm 以上

a

則は時間の 1/3 乗に従うことが知られている（2）。
では 1/3 の冪乗則に従うことがわかる。しかし、50μm以下になると、冪が大きくなる現象が観測された。
また、温度をゲル化点以下にすると、膜界面近傍に0.10存在する相に対応した膜の変形や、温度履歴に伴う

100
200
D [m]

300

相分離パターンの変化などが観察された。これらの

図 2：細胞サイズ D と成長則の冪結果についても報告する。

a の関係【参考文献】（1）T. Nezu and H. Maeda. Bull. Chem. Soc. Japan, 1991, 64:1618.
（2）K. Binder and D. Stauffer, Adv. Phys., 1976, 25:343.

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P-33
アントラセン光応答性部位を有するキラル剤の特性評価とキラル液晶相の光誘起相転移挙動(九大院総理工 1・九大先導研 2) ○西川浩矢 1・樋口博紀 2・奥村泰志 2・菊池裕嗣 2【はじめに】可視光波長オーダーの三次元周期構造を有するブルー相(BP) は、キラルネマチック(N*)相と等方相の極狭い温度範囲で発現し、その特性からフォトニクスデバイスへの応用が期待される。これまでに、アゾベンゼン部分を有するビナフチル誘導体において光異性化に伴う構造変化を利用することで負のキラリティーをもつ N*相と同じキラリティーをもつ BP I の可逆的な光相転移の制御に成功している。興味深いことに、閉環・開環型ビナフチ
ル誘導体が誘起するキラリティーは互いに異なることが明らかになった。そこで本研究では、
閉環・開環体の特異的な立体構造によって誘起される液晶分子配列のねじれ方向の違いに着目し、光二量化と光単量化が起こるアントラセンをビナフチル骨格に導入し、光刺激によって分子内で可逆的に閉環・開環させることで、キラル剤のコンフォメーション変化によって誘起されるキラリティーがどのように変化するか検討を行った。
【結果と考察】脱気 THF 溶液中における
1a および 1b のアントラセン部位における光二量化過程において、365 nm の紫外光を照射することにより二量化を確認した。一方で、254 nm の紫外光を照射した
場合、いずれのキラル剤においても単量化は確認されなかった。これは 254 nm 付
近に存在するアントラセン二量体由来の吸収帯とビナフチル部分の吸収帯との重Fig. 1 Chemical structure of chiral dopants withanthracene moieties.
BP I

(a)

N* + Chiral dopant

(b)

0 min

200 μm60 min200 μmBP I(c)

N* + Chiral dopant

(d)

0 min

200 μm60 min200 μm複が単量化反応を阻害していると考えられる。また、1a および 1b をフッ素系ネ
マチック混合液晶(JC-1041XX, JNC)に添加した場合のキラル剤のねじり力は、初期状態では 1a よりも 1b の方がやや大きなねじり力をもつことが分かった。さらに、10 wt% 1a および 1b/JC-1041XX の偏光顕微鏡観察において双方とも初期状態
で BP I 相が発現した(Fig. 2)。いずれも紫外光照射によってアントラセン部分の光二量化が進行することで N*相へ転移し、Fig. 2 Polarizing optical microscope images before (left)
and after (right) UV irradiation at 365 nm (60 min). (a),(b): 10 wt% 1a/JC-1041XX; (c), (d): 10 wt%
1b/JC-1041XX.

最終的に N*相と液晶相から析出したキラル剤が混在する不均一な状態になった。これはアントラセン部位の光二量化反応に伴うキラル剤の立体構造変化によってキラル剤の液晶への溶解性が低下し、キラル剤が結晶として系外に排除されることによって液晶のキラリティーが低下したためと考えられる。

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P-34
水－油－両親媒性ヤヌス粒子混合系における凝集構造の体積分率依存性（九大院理）野口

朋寛，岩下

靖孝，木村

康之

【はじめに】
球状両親媒性ヤヌス粒子(AJP)は、球状粒子表面が親水部と疎水部の 2 つに分かれた最も単純な異方性微粒子の 1 つである。AJP は一般的な界面活性分子に比べ非常に高い界面活性を持
ち、コロイド界面活性粒子としてその振る舞いや凝集構造形成[1]などに関して盛んに研究がおこなわれている。しかしこれまでの非相溶液体(水－油)－AJP 混合系における構造形成の研究は、巨視的な系を用いたものがほとんどであった。そこで我々は 1 粒子レベルの微視的な観察を通して AJP の凝集構造形成の詳細を解明することを試みた。
【実験方法】
本実験では、粒径数m の球状シリカ粒子の半球面に数 10nm の厚さで金属薄膜を蒸着し、金属面のチオール化により両親媒性を付与し AJP を作成した。水－油－AJP 混合系において、
AJP の凝集構造がその体積分率にどのように依存するのかを調べるため、以下の手順で実験を行った：まず作成した粒子を非極性液体(n-Dodecane)中に分散させた。その後、非相溶な極性液体(水)を微量ずつ添加し、その度に超音波等で撹拌した後、粒子の凝集状態を光学顕微鏡で観察した。
【結果と考察】水－n-Dodecane－AJPの体積分率を変化させたところ、それに伴う凝集構造の変化が見られた。水の体積分率が比較的小さいときには小クラスター(Fig.1(a))と棒状クラスター(Fig.1(b))
が形成された。これらのクラスターはAJPがそれぞれの親水部(無色)を内側、疎水部(黒色)を外側に向けた構造をしている。このことから、微量の水がAJPの親水部を濡らし、親水部間にキャピラリーブリッジを形成し、凝集力を生み出していると考えられる。さらに水の体
積分率を増やしていくと、水を内包した球状エマルション(Fig.1(c))へと構造が劇的に変化した。また、それぞれの水の体積分率において球状エマルションの平均半径を画像解析により求めたところ、半径と水の総体積との間には比例関係(Fig.2)が見られた。これはほぼ全ての
AJPが液－液界面に吸着し構造形成に関与したことを意味し、このことからAJPは水－油混合系において理想的な界面活性剤挙動を示していることが分かった。

(b)

(a)

(c)

n-Dodecane

n-Dodecane

Fig.1

5m

15m

n-Dodecane

AJP の凝集構造: (a)小クラスター(b)棒状クラスター (c)球状エマルション

Fig.2 球状エマルション半径と水の添加量の関係【参考文献】[1] e.g., S. Jiang et al., Adv. Mater., 22, p.1060 (2010)

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(1) Y. Nojima, K. Iwata, Chem. Asian J., 2011, 6, 1817 – 1824.
(2) S. H. Courteny, S. K. Kim, S. Canonica, G. R. Fleming, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2, 1986, 82,
2065 – 2072.

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P-36
コレステリックブルー相液晶セルの電場応答のシミュレーション（ 産総研ナノシステム）福田順一【はじめに】
	  コレステリックブルー相は，強いキラリティを有する液晶が示す複雑な３次元配向秩序構
造であり，配向秩序がなす線欠陥と，「２重ねじれ」と呼ばれる配向構造が入り組んで形成している．これまで我々は，コレステリックブルー相をバルクで示す液晶を薄い平行平板セルに閉じ込めると，バルクとは異なる様々な秩序構造を示すことを新たに見いだしてきた[1]．
本研究では，バルクのコレステリックブルー相の構造が比較的保たれている，より厚いセル
において，電場を印加する，あるいは印加した電場をオフにすると配向／欠陥構造がどのように応答するかを，連続体理論に基づく数値計算により調べた[2]．コレステリックブルー相
液晶セルの電場応答は，欠陥を含む液晶の電場応答として基礎物理の問題として興味深いの
みならず，近年盛んにその可能性が模索されている，コレステリックブルー相を用いた液晶
ディスプレイの動作原理の理解に必須となる．
【結果と考察】	  我々の数値計算は，液晶の配向秩序を２階のテンソル ⎟ij によって記述する Landau-deGennes 理論に基づいている．系の自由エネルギーF は，温度による相転移を表すバルクの項，
空間微分を含む弾性エネルギーの項，電場による Maxwell のエネルギー，およびセル表面におけるアンカリングの項からなる．秩序変数の運動方程式は，回転緩和のみを取り入れたものであり，簡単のために流体力学的効果は取り入れていない．静電ポテンシャルφのプロフ
ァイルは，誘電率テンソルεij が⎟ij に比例すると仮定した上で，Maxwell 方程式（δF /δφ=0 と等価である）を解くことによって求める．
	  電極をそれぞれの平行平板に配置し，液晶中ではほぼ一様な電場が生じる場合，電場の強さと誘電率の異方性εa の正負に依存して，コレステリックブルー相中の線欠陥が様々なダイナミクスを示すことがわかった．また強い電場の場合は，εa>0 の場合は一様配向が，εa<0の場合はらせん軸が平行平板に垂直なねじれ配向が最終的な配向のプロファイルになる（線欠陥は消滅する）が，そこから電場をオフにした場合，どちらの場合とも複雑な動的過程を経て欠陥が復活し，絡み合った線欠陥がセルを埋め尽くすことがわかった（もとのバルクのコレステリックブルー相の欠陥構造とは全く異なったものである）．
	  さらに，櫛形電極（細い電極が一定の間隔で並び，異なる電圧が交互にかかっている）の存在を想定した計算も行なった．この場合は，電場の強さ，方向が著しく不均一になっている．上述の平行平板間のほぼ一様な電場のケースも含め，詳細な結果は講演にて紹介する．
【参考文献】[1] J. Fukuda and S. Žumer, Phys. Rev. Lett. 104, 017801 (2010); Liq. Cryst. 37, 875(2010); Phys. Rev. Lett. 106, 097801 (2011); Nature Commun. 2, 246 (2011).
[2] J. Fukuda and S. Žumer, Proc. SPIE 8279, 82790V (2012); J. Fukuda, Proc. SPIE (tobe published).

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187801 (2008)(2)T. Bellini et al., Phys. Rev. Lett. 69, 788 (1992)(3)M. Nishihara, et al., Chem. Lett. 37, 1214
(2008)

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P-38
ナノ粒子分散液のゲル化過程における動的粘弾性と光散乱挙動（群馬大院工）槇 靖幸、後藤辰彦、土橋敏明（住友大阪セメント株式会社）若林淳美【 は じ め に 】	  金属酸化物などのナノ粒子の分散液において、分散質間の分子間力などの相互作用を制御することにより、ゲル状態となることがあることが知られているが、ゲル化過程を詳しく調べた研究は少ない。最近我々は、透明導電膜などの材料として用いられるアン
チモンドープ酸化スズ（ATO）ナノ粒子の水分散液が、数%という低い体積分率でゲル状態となることを見いだした。ATO ナノ粒子のゲルはチキソトロピー性を示し、超音波処理により強く撹拌すると低粘度の液体となり、これをしばらく静置すると再び弾性的なゲルとなる。
本研究では、アンチモンを 0.5%ドープした ATO ナノ粒子の水分散液（体積分率 φ = 0.03）
について、超音波処理後のゲル化過程を動的粘弾性および静的・動的光散乱測定により調べた。
【 結 果 と 考 察 】 	
  超音波分散直後の ATO ナノ粒子水分散液の複素粘性率 η*は 5 mPa s 程度であった。Fig. 1 に、超音波処理後のエイジング時間 t に対する動的粘弾性スペクトルの変化を示す。Fig. 1 より、t = 31 min では G’ < G”、t ~ 50 min で G’ ~ G”、t = 546 min では G’ > G”であり、弾性的な挙動がより支配的となるゲル化時間は約 50 min と考えられる。
Fig. 2 に散乱角度 θ = 173o における散乱光強度の経時変化を示す。ゲル化時間である t = 50
min までは、散乱光強度はほぼ一定であるが、t = 50 min 以降散乱光強度の大きな揺らぎが観察された。 このような揺らぎは化学ゲルのゲル化過程においても報告されており(1)、構造の不均一性によるものであると考えられている。光散乱データの詳しい解析については、当日報告する予定である。

Fig. 1: G’ (open symbols) and G” (filled symbols)of the suspension of ATO nanoparticles obtained
at 31 (circles), 46 (triangles), 54 (diamonds) and
546 (squares) min after the sonication.

Fig. 2: Scattered light intensity at θ = 173o for
the ATO nanoparticle suspension plottedagainst the time after the sonication.

【参考文献】(1) T. Norisuye, M. Inoue, M. Shibayama, R. Tamaki, Y. Chujo, Macromolecules 33, 900 (2000).

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P-39
フロントラッキング法による２次元の液滴分散系シミュレーション（関西大学）牧野真人、関眞佐子【はじめに】
食品や血液は、液滴や血球が分散した多成分流体である。そのような多成分流体のレオロジーを予測するシミュレータは有用であり、我々は血液のレオロジーを評価するシミュレータを開発中である。本発表では、血液のシミュレーションの準備として、フロントトラッキン
グ法による２次元の液滴分散系のシミュレーションを行った。フロントラッキング法は、液滴の表面をラグラジアンメッシュで表現し、流体場はオイレリアンメッシュで記述する。その 2 種類のメッシュ間で、液滴に働く力を流体の体積力に、流体の速度場から液滴表面の速度を算出して時間発展させる。
【結果と考察】周期境界条件を用い図 1 のように、平衡時の液滴の半径が a0,a1(a0>a1)と異なる液滴
分散系のせん断流動下においてシミュレーションを行った。液滴は合一、分裂のようなトポロジー変化はしない。液滴の全面積分率は一定(φ=58%)で、みかけの粘度ηrを評価し、小さい液滴の面積比(ψ=N1a12/(N0a02+N1a12))の関数としてプロットした(図 2)。N0, N1 はそれぞれの液滴の数である。粘度η/η0 はψについて単調に増加しているようであり、このパラメータの範囲では液滴の粘度は、それぞれの単分散の液滴
分散系の粘度の調和平均で表されそうである。
当日はポワズイユ流れについても議論する予定である。
なお、3 次元系のシミュレータの開発については、第 60 回レオロジー討論会で報告予定である。

図 1. せん断における液滴分散系のスナップショット。

ψ=0.5,a1/ a0=0.5

図 2. 小さい液滴の液滴総面積比
ψに対するみかけの粘度 η/η s
ここでηs は、溶媒の粘度である。

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P-40
側鎖型液晶高分子の新規なネマチック相（ 九州工業大学・情報工学部）松山明彦【はじめに】
	  側 鎖 と 主 鎖 に 液 晶 性 を 有 す る 側 鎖 型 液 晶 高 分 子 の 新

Db

Dm

Dmb

し い ネ マ チ ッ ク 相 に つ い て 理 論 的 に 調 べ る 。こ こ で は 、側鎖と主鎖の配向秩序パラメーターを定義することで、新規な一軸性と二軸性のネマチック相を議論する。棒N2N1状分子間の排除体積と引力相互作用を考慮に入れるこDmとで、棒状分子の長さの効果を議論する。

N3

Db
db

z

dm

	
  右 図 は 新 規 な 一 軸 性 ネ マ チ ッ ク 相 (N 1 ,N 2 ,N 3 )と 二 軸yx

ネ マ チ ッ ク 相 （ N 1b 、 N 2b ） を 示 す 。 側 鎖 の メ ソ ゲ ン のN1b

配向秩序パラメーターSm と主鎖の配向秩序 Sb の正負N2bに よ っ て こ れ ら の 相 を 定 義 す る こ と が で き る 。ネ マ チ ッ ク 相 N 1 は S m >0, S b <0 で 定 義
さ れ る 一 軸 ネ マ チ ッ ク 相 で あ る 。こ こ え は 、側 鎖 の メ ソ ゲ ン が 作 る ダ イ レ ク タ ー (D m )に垂直の面内で主鎖の高分子がランダムに分布している。この主鎖の高分子鎖が、ダ
イ レ ク タ ー (D m )に 垂 直 な 方 向 (d b )に 配 向 す る と 二 軸 ネ マ チ ッ ク 相 (N 1b )が 現 れ る 。
	  一 軸 と 二 軸 ネ マ チ ッ ク 相 の 配 向 秩 序 パ ラ メ ー タ ー を 考 慮 に 入 れ た 自 由 エ ネ ル ギ ー を構築し、新規なネマチック相について議論する。このようなネマチック相は、棒状分
子 と 液 晶 分 子 の 混 合 系 や (1),(2) 、液 晶 エ ラ ス ト マ ー (3) に お い て 理 論 的 に 予 測 さ れ て い る 。
【結果と考察】T/ TNI,1

	  計 算 結 果 の 一 例 を 示 す 。 右 図 は 側 鎖 の メ ソ ゲ
1.0
nm=2ンの長さが n m =2 のときの、温度(T)と主鎖の長ITPBPさ(n b )の相図を示す。実線は一次相転移曲線、点0.9線は二次相転移曲線を示す。高温側は等方相(I)N2N1を示し、一軸ネマチック相 N 1 と N 2 相の低温側
0.8に二軸ネマチック相が現れる。側鎖と主鎖の長N1b N2b0.7
さが同じぐらいの液晶高分子で低温側に二軸ネ
1
2
3
4
nb
マチック相(N 1b )が現れる。棒状分子が長くなるにつれて、排除体積効果で N 3 相が安定となる。棒状分子の長さによってさま
ざまなネマチック相が現れることがわかった。
【参考文献】(1) A. Matsuyama, J. Chem. Phys. 132, 214902 (2010).

(2) A. Matsuyama, Liq. Cryst. 38, 729 (2011).
(3) A. Matsuyama, Phys. Rev. E 85, 011707 (2012).

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P-41
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P-42
ゲル固定化コロイド結晶を用いたフォトニックバンド／プラズモニクス
ハイブリッド効果による強力な電場増強効果を示すナノ構造の作製（A 徳島大院ソシオテクノ、B 徳島大院先端、C 徳島大工、D 名市大院薬、ENIMS）

森篤史 A、東伸悟 B、大久保佳祐 C、鈴木良尚 A、豊玉彰子 D、山中淳平 D、澤田勉 E、
橋本修一 A、原口雅宣 A【はじめに】
金属ナノ粒子に光を照射すると、プラズモン共鳴により電場増強効果が見られる。近年、コロイド結晶上に蛍光色素でコートした金属ナノ粒子を付着させる構造により、フォトニック
バンドとプラズモン共鳴のハイブリッド効果により、より強力な電場増強効果が得られる報告があった(1)。この構造では、コロイド結晶は、シリカによって固定されているため、予めコロイド結晶の格子定数をプラズモン共鳴波長とフォトニックバンドが一致する様に調整して置かなければならない。本研究では、フォトニックバンドが外力によってチューナブル(2)な、ゲル固定化コロイド結晶を用いて、プラズモン共鳴波長とフォトニックバンドの一致をより精密にし、更に強力な電場増強効果が得られるような構造の作製を目指した。
【結果と考察】文 献 (3) に 従 っ て 、 モ ノ マ ー と し て N-(Hydrroxy methyl)-acrylamide 、 開 始 剤 と し て
2,2’-Azobis[2-methyl-N-(2-hydroxyethyl)propinoamide]

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N,N’-Methylenbisacrylamide を用いて、ポリスチレンコロイド結晶のゲル固定化を行なった。ポリスチレンは、ソープフリー乳化重合法により合成したのを用いた。ゲル固定化コロイド結晶を金ナノ粒子分散液に浸漬し、金ナノ粒子を付着させる。この様にして作製したサンプルについて、反射率を測定し、浸漬時間の違いによる差異を調査した。
図 1 に反射率の測定結果を示す。コロイド結晶のみのものと 1 時間浸漬したものについては、フォトニックバンドと思われるピークが見られる。22
時間浸漬したものは、反射率の増加が見られたが、ハイブリッド効果については、考察の最中である。
図 1 反射率の測定結果．真ん中のは金
フォトニックバンドのチューニングについては、ナノ粒子の付着なし，下のは金ナノ粒子
当日報告する。
分散液に 1 時間浸漬，
上のは 22 時間浸漬．
【参考文献】(1) C.-a. Tao, W. Zhu, O. An, H. Yang, C. Lin, F. Yang, J. Phys. Chem. C 115（2011）20053.

(2) Y. Iwayama, J. Yamanaka, Y. Takiguchi, M. Takasaka, K. Ito, T. Shimohara, T. Sawada,
M. Yonese, Langmuir 19 (2003) 977.
(3) A. Toyotama, T. Kanai, T. Sawada, J. Yamanaka, K. Kitamura, Langmuir 21 (2005)
10268.

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P-43
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[1] H. C. Berg, E. coli in Motion, Spriger-Verlag New York, (2003).
[2] F.Jin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1 08 (2011) 12617.
[3] M.Tamakoshi et al., Bacteriophage, 1 (2011) 152.

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[1] T. Tanaka, G. Swislow, and I. Ohmine, 1979, Phys. Rev. Lett., 42:1556.
[2] T. Nezu and H. Maeda, 1991, Bull. Chem. Soc. Jpn., 64:1618.
[3] H. Jizomoto, 1984, J. Pharm. Sci., 73:879.
[4] M. Edelman. et al., 2001, Biomacromolecules, 2: 1148.

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P-45
膨潤 SmC*液晶相の局所重合による C ダイレクターアンカリングと電場応答ダイナミクス(京大院理 1, DIC 2)○山本 潤 1・川本道久 1・高西陽一 1・西山伊佐 2【はじめに】強誘電性液晶を光重合性のモノマーで膨潤させた後、垂直配向において水平電
場印加下で光重合すると、電場を切断後もらせんが消失した状態で C ダイレクターを一様配向状態でアンカリングされることを見出した。さらにこの配向制御状態においても、ある閾
値以上の反転電場を加えることにより、C ダイレクターは自発分極と電場の相互作用により、高速(<1msec)に反転回転運動することも確かめられた。この運動を用いることにより、高速な光バルブを実現できる。
【SmC*相の膨潤状態局所重合と C-ダイレクターアンカリング】 我々は以前、液晶中に混合した炭化水素溶媒がスメクテイック相では、層間に局在し層を膨潤させることを見出した。本報告では、この膨潤現象を利用して光重合性モノマーをスメクティック層間に局在させ、電場印加状態で層間を局所的に高分子化す
ることにより、強誘電性液晶の C-director の配向制御を実現し、その電場応答のダイナミクスについて研究した。垂直配向処理を施した 2 枚のガラス板の間に封入する。ガラス板の片側には、櫛場電極付ガラス（ITO 電極間、電極幅共に 10µm）を用いて水平方向の電場を印加できるようにしてある。SmC*相はらせん構造を持つため、ホメオトロピック配向では光学的に擬似等方状態となる。光重合性のアクリレートの混合物と、重合開始剤を混合した試料を用い、DC 電圧を印加しなが C ダ
イレクターの一様配向状態において、UV 光照射により光重 Figure 1: Schematic representation
合を行った。重合後は、図 1（下）に示すように電場を切断して of heterogeneous polymerization
も透過光は 0 にならない。ガラス基板界面を用いた通常のア of swollen SmC* phase andpolarizing microscope photograph.
ンカリングでは、らせんの巻き戻しを抑制できないはずであり、本研究で実現された C-director の一様配向は、図 1（上）の模式図に示すように、層間で局所的に重合された高分子ナ
ノシートが、C ダイレクターをアンカリングしている。
【SmC*相の局所重合状態の電場応答ダイナミクス】
局所重合状態における電場 On/Off に対する 300Hz の矩形波に対する、電気光学応答ダイナミクスの測定結果を図 2に示す。±5V/10µm 程度の電場で応答波形は飽和し、前項の電場応答性による解析と一致する。応答速度は、印加
Figure 2: Dynamics of Electro-optic
電場の大きさに依存するが、±5V/10µm 程度で約 500msec
switchingofheterogeneously（30℃）と十分高速である。この応答速度は、混合したｱクリ polymerized swollen SmC* phase
レートモノマーの濃度や、温度にも強く依存して変化するた (30ºC) against high frequency squarewave (300Hz).
め、さらなる高速化も十分可能であると考えている。

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(1) A. Kato, et al., 2012 Sci. Rep., 2:283.(2) M. Yanagisawa, et al., 2011 J. Am. Chem. Soc.,
133:11774.(3) P. Poulin et al., 1997 Phys. Rev. Lett., 79:3290.

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