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