書籍

【講師】
東北大学　大学院農学研究科 / 名誉教授・客員教授　村松　淳司　氏

【主旨】
　シングルナノから数ミクロンのいわゆる、ナノ粒子や微粒子は、媒質である水などの溶媒に対して、ときに分散し、ときに凝集します。なぜ、分散したり凝集したりするのでしょうか？
　平衡論的にはDLVO理論というものがあり、速度論的には急速凝集理論というものがあります。これは、各種ナノ粒子スラリーの他、ナノインプリントやナノインクなどで使える基礎理論となります。また各種ヘテロ分散系の科学を応用面や実用面に適用する場合に、抑えておきたい基礎知識ですので、是非身につけてください。
　本テキストでは、身近なコロイドの振る舞いを通して、まず、分散と凝集の本質を知ることから始まり、凝集要因となる分子間力、van der Waals力とは何か、分散要因となる静電的反発力を知り、特に後者における表面電位とゼータ電位の違いや、ゼータ電位測定の基礎と実際の測定手法に言及し、ナノ粒子の振る舞いの全貌を詳細に解説します。また、ナノ粒子や微粒子の評価法として、放射光を用いた手法など種々の方法についても、解説します。さらに、2024年4月から運用を開始した、3GeV高輝度放射光施設NanoTerasuの紹介とともに、それを用いた測定の実際についても言及します。


【プログラム】

１．微粒子とナノ粒子
　1-1. コロイドとは
　1-2. ナノ粒子の特徴

２．生活の中のコロイドの分散凝集
　2-1. 牛乳と墨汁
　2-2. ビールと温泉
　2-3. 豆腐は分散する？

３．分散凝集の理論
　3-1. 分子間力
　3-2. vanderWaals引力を特徴づけるHamaker定数（凝集促進因子）
　3-3. 粒子間斥力を特徴づけるゼータ電位（分散促進因子）
　3-3. 分子間引力と帯電粒子の電荷と電位
　3-4. 電気泳動とゼータ電位～液体媒質中の帯電粒子のゼータ電位の評価法
　3-5. Smoluchowskiの式とHuckel式
　3-6. ゼータ電位測定の実際
　3-7. DLVO理論
　3-8. ポテンシャル曲線

４．凝集
　4-1. 豆腐の分散と凝集
　4-2. 急速凝集理論
　4-3. 分散と凝集を応用した工業製品

５．分散・凝集の評価法
　5-1. 電子顕微鏡法
　5-2. X線，放射光による評価
　5-3. 3GeV高輝度放射光施設NanoTerasuの紹介
　5-4. 食品飲料の評価への応用

６．終わりに


【キーワード】
微粒子,ナノ粒子,分散,凝集,DLVO,ゼータ電位,評価,ナノインク


【ポイント】
ナノ粒子，微粒子の分散・凝集の平衡論的アプローチである，DLVO理論の考え方と，実際の系への応用事例，そして速度論的アプローチである，急速凝集理論について豆腐を題材に，具体的に，解説します．これで，苦手な物理化学は克服できます！


【習得できる知識】
・ナノインク・スラリー・懸濁液における分散安定性に関する基礎知識

・凝集・分散の基礎理論と表面電位測定の原理と測定方法

・ナノ粒子や微粒子合成における基礎知識