第92回北大MMCセミナー

生体の運動機構で，会合体の生成・崩壊は重要な役割を果たしている．また，溶岩の流れや地盤改良に伴うプロセスなど，溶液の流動と会合体生成が結合することで界面の複雑な運動が生じる事も知られている．そこで，本研究では２種類の粘性液体に混合することで会合体を生成する化学種を導入し，液体が接触する系を構築した．すると会合体生成と流動が結合することで，液体間の界面形状が不安定化することを見いだした[1,2]． まずはじめに，結合することで凝集体を生成する，水ガラス－金属塩水溶液系に関して紹介する[1]．本系では２種の溶液はほぼ同様な粘性を持つように調製した．この系において，水ガラスを薄いセル中に静置した後，セルの中心より金属塩水溶液を注入すると注入速度に応じて，注入溶液の先端が複雑な形状を示すことを見いだした．このような空間パターンを説明する数理モデルを紹介する共に，最近行っているセル形状に不均一性を導入した実験における結果に関しても述べる． また，異なる実験系として，水ー油－界面活性剤系に関しても紹介する[2]．本系においては，水・油それぞれに界面活性剤が混合されており，この２種の界面活性剤が水相中で混合されるとゲル状の会合体を生成する．この系では，溶液を静置した状態でも油水界面が会合体生成に伴って複雑な伸縮運動を示すことが見いだされた．本系に対し，小角散乱を用いた解析を行うと会合体が生成直後に構造転移を示すことが見いだされた．そこで，この構造転移に伴い会合体が収縮することを仮定すると，界面運動が説明できることを数理モデルに基づき見いだした．本セミナーではこの実験結果と，数理モデルに関しても述べる．

[1] Shu Wagatsuma, Takuro Higashi, Yutaka Sumino, and Ayumi Achiwa, “Pattern of a confined chemical garden controlled by injection speed”,Phys. Rev. E 95, 052220 (2017). [2] Yutaka Sumino, Norifumi L. Yamada, Michihiro Nagao, Takuya Honda, Hiroyuki Kitahata, Yuri B. Melnichenko and Hideki Seto, “Mechanism of Spontaneous Blebbing Motion of an Oil-water Interface: Elastic Stress Generated by a Lamellar-Lamellar Transition”, Langmuir 32, 2891-2899 (2016).