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化学:固体上のナノ流体の広がり

Nature 423, 6936 doi: 10.1038/nature01591

ナノメートルサイズの粒子の懸濁液(ナノ流体)はさまざまな技術分野で使用されている。例えば固体表面上におけるナノ流体の広がりや粘着性を利用して、望ましい構造的特性や光学的特性を備えた材料を作製できる。同様に、界面活性剤ミセルを含有するナノ流体の広がり挙動は、土壌汚染修復、油質土壌除去、注油、原油の増進回収にも関わりがある。しかし、単純な液体の広がりや粘着に関してすでに確立されている概念は、ナノ流体にはそのままでは当てはまらない。理論的研究が示唆するところでは、懸濁した球体は拡散流体の端面部では閉じ込められた3相接触域中へ固体のように秩序化するが、バルク相に向かっては秩序が乱れ流体のように振舞う。また、閉じ込められた領域におけるそのようなコロイドの秩序化に起因する圧力がナノ流体の広がりを助長することも、計算によって示唆されている。今回我々はビデオ顕微鏡を使用して、3相接触領域で生ずる2つの現象を示す。すなわち、水中のナノメートルサイズの帯電ポリスチレン球の2次元的結晶性秩序化とミセル流体の広がり特性の向上である。我々の発見は、油質土壌除去すなわち浄化力に関する新しい機構を提示している。

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