東京大学先端科学技術研究センターは、コロイドゲルがガラスへに至る過程で、二段階の顕著な構造変化を発見したと1月31日に発表。多孔質体の界面・輸送・力学特性といった物性制御への寄与が期待されるという​。

  • 一軸圧縮下でのコロイドゲルの粒子像(左)と空孔構造(右)

コロイドゲルやガラスは、結晶固体には見られない独特の流動特性や力学特性、比表面積などのユニークな性質をもつ。そのため、食品や塗料、化粧品、化学触媒などの産業分野で応用され、物性物理学や化学、地質工学、生命科学などの幅広い学問分野でも注目を集めている。

これまで、このふたつの非平衡状態の相違点や類似点については、構造や運動性、力学特性、熱輸送特性などさまざまな観点から比較が行われてきたが、「ゲルとガラスが完全に異なる状態として分類されるべきなのか」、あるいは「特定条件下で両者が共存しうるのか」といった根本的な問いには、明快な理解が得られていなかったという。

今回、研究グループは、コロイドゲル(コロイドがネットワークに凝集した状態)を重力や遠心力による一軸圧縮変形によって体積分率(密度)を徐々に増加させ、ガラス状態(コロイドガラス)に至る過程で、ミクロな構造と力学応答がどのように変化するかを、高解像度の3次元観察が行える共焦点顕微鏡を用いて調査。その結果を数値シミュレーション結果と比較した結果、以下のような顕著な構造変化を発見したという。

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