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メインコンテンツにスキップ グローバルメニューにスキップ | フッターにスキップ メニューボタン 対象者別 ">入学希望の方">卒業生の方">地域・一般の方">企業・メディアの方">在学生">教職員 探す アクセス Language JP EN TOPニュース・イベント【研究成果発表】自発的に穴があき、動き回る現象を発見https://www.tmu.ac.jp/news/topics/17719.html 2018.05.11 【研究成果発表】自発的に穴があき、動き回る現象を発見 ～新規アクティブマター・ナノマシンへの応用を期待～ 報道発表 　首都大学東京・理学研究科の及川典子助教（当時。現：大阪府立大学准教授）、栗田玲准教授らの研究グループは、イオン液体（注１）が水・エタノール溶媒に溶けていく過程を調べ、イオン液体に穴が自発的に生じ、それが移動しながら、溶解していく現象が起きていることを実験的に見出しました。　今回用いたイオン液体は、水への溶解が極めて遅いことが知られています。イオン液体は、疎水的なイオンを含んでいるため、水にエタノールを混合することで溶解過程が劇的に早くなると予想して実験を行いました。水・エタノール混合比を変化させたところ、溶解過程が早くなるだけではなく、２成分溶媒系特有の溶解過程を見出しました。溶けるか溶けないかの臨界点近傍において、界面付近での濃度揺らぎにより、自発的に穴が開く現象が今回の実験によって初めて確認できました。 　このような自発的に変化する物質をアクティブマターとよび、ナノマシンやドラックデリバリーへの応用が期待されています。今回発見された現象は新しいタイプのアクティブマターであり、非平衡現象の学術的発展だけでなく、産業的な応用も期待されます。 ■ 本研究成果は、５月１０日付（英国時間）でRoyal Society of Chemistryが発行する英文誌Soft Matterに発表されました。本研究の一部は、学術振興会科学研究費補助金（基盤B No. 17H02945、挑戦的萌芽 No. 16K13865、若手B No. 17K14356）の支援を受けて行われました。 研究の背景 　エタノールが水に溶けるような液体が液体溶媒に溶ける過程は、臨界点（注２）を境に変化します。臨界点より上では拡散的に溶け、下では界面付近で局所的に飽和状態になるため、界面を残したまま徐々に溶けます。このような溶解過程は、１成分の溶媒ではよく調べられていました。溶媒が２成分になると、臨界点は温度だけでなく、溶媒の成分比によって決まります。温度と異なり、溶媒の成分比は空間依存性があり、また、溶質との親和性が関わってくるため、２成分溶媒における溶解過程は複雑であることが予想されます。この２成分溶媒における溶解過程を調べた実験例は少なく、実験の行いやすいイオン液体を用いて、実験的研究を行いました。 研究の詳細 　首都大学東京理学研究科物理学専攻の及川典子助教（当時。現：大阪府立大学准教授）、深川啓太（当時大学院生）、栗田玲准教授らの研究グループは、水・エタノール２成分溶媒にイオン液体を注入し、２成分溶媒への溶解過程を調べました。水・エタノールの混合比を変化させ溶解過程を調べたところ、１成分系のような界面を残したまま溶ける過程、拡散的に溶ける過程以外に、その２つの溶解過程の境目において、自発的に穴を開けながら（Active hole generation）溶解する過程を見つけました（図１）。 図1 (a)  臨界点のエタノール濃度と温度依存性：横点線は実験温度、DMIは界面を伴う溶解過程、DDは拡散的に溶解する過程を表している。DMIとDDの間にアクティブホール（AH）が生成される特異な溶解過程が存在する。(b)  アクティブホールが生成されるときの溶解過程のスナップショット：白い部分がイオン液体。穴が自発的に生じ、それが生成消滅したり、移動したりしながら、溶解していく。 　このアクティブホールの生成はこれまで報告されたことのない溶解過程であるため、その挙動を詳しく調べました。図２はアクティブホール生成後のイオン液体の液滴の挙動です。穴が生成消滅したり、移動することで、全体の液滴も移動している様子がわかります。穴の生成は界面エネルギーを増加させるため、常識に反する挙動です。そこで、生成過程を詳しく調べると、界面が時間とともに凸凹になっていくことがわかりました。これは一種の界面の不安定現象（注３）として考えられます。界面付近は、局所的に飽和状態になっていますが、２成分溶媒の成分比の揺らぎによって、その飽和状態が壊れ、イオン液体が溶けやすくなります。さらに、溶けたイオン液体の親和性によって、２成分溶媒の成分比の揺らぎをより大きくするため、どんどんと界面状態が変化していきます。界面張力が不均一になるため、界面が凸凹になり、最終的に穴が空いたと考えられます。 図２ 　エタノール濃度が31%のときのイオン液体の溶解挙動：１０秒おきのスナップショット。穴が生成し、移動している様子がわかる。 研究の意義と波及効果 　今回の研究では、２成分溶媒系特有の溶解過程を発見したこと、さらには、界面における不安定現象が起こっていることを見出しました。また、アクティブホールは新しいタイプのアクティブマターと考えることができます。この研究は溶解過程という身近に溢れる現象の理解につながり、非平衡現象の理解を進めるという学術的に大きな役割を果たすと期待しています。溶解過程は身近である一方で、産業においてもよく使われる現象であり、アクティブマターはドラッグデリバリーやナノマシンといった応用が期待されています。そのため、この研究は産業においても大きな発展が期待できるものと考えています。 【用語解説】注１）イオン液体　常温で液体状態である塩のこと。「塩」は、通常、食塩のように固体であるが、イオン液体は常温で液体状態であり、分子構造が水になじみやすい部分（親水基）と油になじみやすい部分（親油基・疎水基）を持つ界面活性剤のような性質を持っていることが多い。 注２）臨界点　溶解するか共存するかを決める状態の上限値のこと。臨界点以上では、どの濃度でも混ざり合う。 注３）不安定現象　揺らぎなどの少しの揺動で状態が連続的に変化していく現象。軽い液体の上に重い液体をのせた時に、わずかな外乱が加えられると瞬く間に２つの液体が入り乱れるレイリーテイラー不安定性など多くの不安定現象が存在する。 【発表論文】 “Active hole generation in a liquid droplet dissolving into a binary solvent”,  Noriko Oikawa, Keita Fukagawa, Rei Kurita Soft Matter（2018）、DOI: 10.1039/c8sm00357b http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/sm/c8sm00357b/unauth#!divAbstract 問合せ先 首都大学東京　大学院理学研究科　准教授　栗田 玲TEL：042-677-2505（内線3333）　E-mail：kur&＃105;&＃x74;&＃x61;&＃x40;&＃x74;&＃x6d;&＃117;&＃x2e;&＃x61;&＃x63;.&＃x6a;&＃112; 大阪府立大学　大学院工学研究科　准教授　及川　典子 TEL：072-252-6168 　E-mail：&＃x6f;i&＃x6b;awa&＃x40;pe&＃x2e;&＃x6f;sa&＃x6b;&＃x61;&＃x66;&＃x75;&＃x2d;&＃x75;&＃46;&＃x61;&＃99;&＃46;&＃x6a;p 元のページに戻る 最新のニュース 2024.05.29 お知らせ 【重要】2024年度前期　一般学生　授業料減免申請 追加申請受付について 2024.05.24 お知らせ 【研究発表】一度の激しい運動がその後の身体活動量と体温を下げ体重を増やしてしまう 2024.05.17 お知らせ 【研究発表】溶液と固体の状態で円偏光を発光するキラルな亜鉛錯体の開発に成功－溶液と個体とで円偏光の回転方向が反転　新たな発光デバイスへの応用に期待－ 2024.05.16 お知らせ 【研究発表】過去77年間の小笠原諸島の植生変化を解明 －過去の人為的攪乱の履歴が、生態系の復元可能性に影響－ 2024.05.13 お知らせ 【研究発表】電気を流し、室温強磁性を示す希土類酸化物を発見－スピントロニクス材料としての応用に期待－ Page top 大学について学部・大学院教育の特長研究・産学公連携国際展開・留学学生生活・キャリア入試案内キャンパス・施設案内ニュース・イベントHOT TOPICS教員紹介 入学希望の方卒業生の方地域・一般の方企業・メディアの方在学生教職員 お問い合わせ関連リンクサイトマップサイトポリシープライバシーポリシーソーシャルメディアポリシーWEBマガジンメトロノワ調達・契約情報 ©2024 Tokyo Metropolitan Public University Corporation Follow Us都立大X都立大Channel Open/Close大学についてOpen/Close大学の目的・使命学長メッセージ学長メッセージ ＜メディア＞TMU Vision 2030Open/Close大学概要沿革組織図センター・機構学生数教職員数学則・規則施設概要設置認可申請書等東京都立大学の評価活動について数字で見る東京都立大学動画で見る東京都立大学シンボルマーク大学の校歌Open/Close教育情報の公表大学の教育研究上の目的・３ポリシー教育の3つのポリシー（学部）教育の3つのポリシー（大学院）教育研究上の基本組織アセスメント・ポリシー大学院（専門職大学院を除く）の学位論文審査基準授業に関すること成績評価基準、卒業・修了認定基準等メディア掲載Open/Close学部・大学院人文社会学部法学部経済経営学部理学部都市環境学部システムデザイン学部健康福祉学部Open/Close大学院 研究科・専攻一覧人文科学研究科法学政治学研究科経営学研究科理学研究科都市環境科学研究科システムデザイン研究科人間健康科学研究科大学院分野横断プログラム再編前の学部・大学院Open/Close教育の特長Open/Close革新的なカリキュラム基礎科目群教養科目群基盤科目群キャリア教育・インターンシッププログラム文理の枠を超えた履修推奨科目副専攻グローバル教育教職課程・学芸員養成課程文理教養プログラム学びのスタイル副専攻教職課程・学芸員養成課程教育基盤強化事業Open/Close教育改革推進事業首都大学東京 教育改革推進事業 FD活動都立大の教学IR ~Institutional Research~ベスト・ティーチング・アワードOpen/Close研究・産学公連携Open/Close研究センター、リサーチコア宇宙理学研究センター生命情報研究センター水道システム研究センター子ども・若者貧困研究センターソーシャルビッグデータ研究センター金融工学研究センター水素エネルギー社会構築推進研究センター医工連携研究センター量子物質理工学研究センターエネルギーインテグリティーシステム研究センター島嶼火山・都市災害研究センターコミュニティ･セントリック･システム研究センター言語の脳遺伝学リサーチコアサービスロボットインキュベーションハブリサーチコア（略称：serBOTinQ)高度研究東京都立大学 若手研究者等選抜型研究支援特別栄誉教授等制度・特別招聘教授制度共同研究・受託研究・学術相談・特定研究寄附金知的財産大学等発ベンチャー支援産学公連携スペース TMU Innovation Hub研究力強化推進プロジェクトローカル5G環境を活用した最先端研究都立大の先端研究に迫る傾斜的研究費一覧Open/Closeコンプライアンス・内部統制研究費の不正使用防止に対する取組（相談窓口・通報窓口の案内はこちら）研究活動の不正行為等防止に対する取組（通報窓口の案内はこちら）研究倫理利益相反マネージメント安全保障輸出管理Open/Close国際展開・留学多彩な留学制度／留学プログラムグローバル人材育成についてGlobal Discussion Camp（GDC）国連アカデミック・インパクト外国人留学生支援Open/Close国際交流協定協定校一覧（全学）(250KB)協定校一覧（部局間）(346KB)国際化基本方針国際化推進体制理学部生命科学科　英語課程 英語で学位が取得できるプログラムPickup！都立大の国際化 「東京都立大学ならではの体験ができる交換留学制度――異文化を肌で感じた記憶はその後の人生を変える」By 朝日新聞Thinkキャンパス広告記事Open/Close学生生活・キャリアOpen/Close学修サポート学生の修学支援主体的学修支援セミナーTA（ティーチングアシスタント）等Open/Close学生サポート学生相談室保健室ダイバーシティ推進室ボランティアセンター保険の加入学生課Open/Close施設の利用図書館連絡バス美術館の無料入場等学生寮などOpen/Closeキャンパスライフ学生広報チームpresents動画クラブ＆サークルFIND YOURSELF AT TMU(2.2MB)都立大生の1日VLOG！理系・文系の学生比べてみたBy朝日新聞YouTubeチャンネル【土佐兄弟の大学ドコイク】Open/Closeキャリア・就職キャリア支援・各種サポートキャリア支援課大学院進学Pickup！キャリア支援 「1年次から履修可能な現場体験型のキャリア授業で、未来の自分を考える」By 朝日新聞Thinkキャンパス広告記事学費・減免制度・奨学金制度等Open/Close入試案内Open/Close学部入試アドミッション・ポリシー学部入試概要【2024年5月24日更新】外部英語検定試験の利用について（2025年度以降一般選抜）インターネット出願入学者選抜要項・学生募集要項入試Q&A一般選抜の入試結果【2024年5月27日更新】(133KB)多様な選抜の入試結果【2024年4月26日更新】(146KB)募集人員【2023年7月7日更新】(313KB)オープンキャンパス・説明会資料請求・お問い合わせ入学考査料・入学料・授業料Open/Close学部入試制度改正2024年度2025年度2026年度Open/Close大学院入試大学院のシステムアドミッションポリシー大学院入試概要大学院学生募集要項大学院進学後の進路状況入学考査料・入学料・授業料資料請求・お問い合わせ大学案内・大学院案内Open/Closeキャンパス・施設案内キャンパスマップCampus Gallery図書館光の塔牧野標本館交通アクセスエコキャンパス・グリーンキャンパス電力使用状況イベントカレンダー教員紹介 入学希望の方卒業生の方地域・一般の方企業・メディアの方在学生 お問い合わせ関連リンクサイトマップサイトポリシープライバシーポリシーソーシャルメディアポリシーWEBマガジンメトロノワ調達・契約情報 JP EN Follow Us都立大X都立大Channel