Letter 物性：ソフトコロイドでストロングなガラスを作る 2009年11月5日 Nature 462, 7269 doi: 10.1038/nature08457 コロイド懸濁液におけるガラス形成は、分子材料におけるガラス形成の特徴の多くを示す。排除体積効果によってのみ相互作用する剛体球コロイドの場合、相挙動は体積分率φによって制御される。分子系において温度Tが低下したときと同様に、コロイド系はφが増加するとガラス状態に向かう。φがφ* ≈ 0.53を超えると粘度は顕著に増加し始め、粒子の過密化によって構造緩和が著しく制限されるガラス転移点φg ≈ 0.58において、系は最終的に熱平衡状態から逸脱する。粒子サイズが大きいため、構造とダイナミクスの両方を、光散乱や画像化法によって研究できる。そのため、ガラス転移に関する多くの知見がコロイド懸濁液からもたらされてきた。しかし、剛体球コロイド懸濁液の挙動は、分子性ガラスと同じ多様性を示すわけではない。このことは、過冷却分子性液体がガラス状態に近づくときに観測される、粘度または構造緩和時間ταの大きな変化に如実に表れる。この変化は、フラジリティー（もろさ）という統一概念によって特徴付けられ、これが、ガラス形成液体における動的凍結の「普遍的」説明の探究に人々を駆り立ててきたのである。「フラジャイルな」液体では、ταがTの変化に対して非常に敏感である。ところが、非フラジャイルな、つまり「ストロングな（強い）」液体は、Tに対してはるかに鈍感である。対照的に、剛体球コロイド懸濁液は、そのφ依存性から確認されるようにフラジャイルな挙動に限られており、結局そのことがガラス転移研究における剛体球コロイドの有用性を制限していた。今回我々は、変形可能なコロイド粒子が、一定温度における濃度依存性を通して研究したとき、一定体積における分子性液体のT依存性について観測されたものと同じフラジリティー変動を示すことを明らかにする。それらのフラジリティーは、個々のコロイド粒子のスケールでの弾性特性によって決まる。さらに我々は、分子系で弾性がフラジリティーに影響を及ぼすのと同等の効果を見いだした。したがって、コロイド懸濁液は、分子系のガラス形成に関する新しい知見をもたらす可能性がある。 Full Text PDF 目次へ戻る
