フォトレオロジック流体の単純なクラス:光で調節可能な粘度を持つ表面活性剤の溶液
Aimee M Ketner1, Rakesh Kumar, Tanner S Davies
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Maryland, College Park, Maryland 20742-2111, USA.
研究者らは,セチルトリメチラモニウムブロミド (CTAB) とトランス・オルト・メトキシシナミック酸 (OMCA) を用いて,シンプルで安価な写真調節可能な液体を開発した. 紫外線はミセル構造を変化させ,多種多様な用途のために粘度が4度以上低下します.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 物理化学 物理化学
- ソフトマター物理学 ソフトマター物理学
背景:
- フォトチューニング可能なレオロジック (PR) 液体は,センサーとマイクロフリウジックにおいて潜在的可能性を秘めています.
- 現在のPR液体は,多くの場合,光感受性分子の複雑な合成を必要とし,実用的な使用を制限しています.
- 簡単に合成できる,費用対効果の高いPR液体が必要である.
研究 の 目的:
- フォトチューニング可能なレオロギー流体の単純で複製可能なクラスを開発する.
- 簡単に入手可能な化学物質を使用して,UV光への反応として粘度低下を証明する.
- 新しいPR流体システムにおける粘度変化のメカニズムを調査する.
主な方法:
- セチルトリメチルアモニウムブロミド (CTAB) とトランス・オルト・メトキシシナミック酸 (OMCA) の水性混合物を塩基溶液で調製する.
- 紫外線照射 (<400 nm) により,OMCAのフォトイソメリゼーションを誘発する.
- 粘度変化を定量化するためのレオ学的測定.
- 小角中性子散射 (SANS) により,ミセラ構造の変化を分析する.
主要な成果:
- 水性CTAB/OMCAの混合物は,長くて虫のようなミセルに自己組み立てられます.
- 紫外線照射はOMCAのイソメリゼーションを引き起こし,長いミセルを短い実体へと変形させます.
- 溶液の粘度が紫外線曝露で4倍以上減少する.
- SANSはミセラ長さの有意な減少を確認しています.
結論:
- シンプルで簡単に合成できる,写真調節可能なレオロギー流体のクラスが開発されました.
- これらの液体の粘性は,ミセラ変換を通じて紫外線によって劇的に減少することができます.
- 粘度低下の調整性は,マイクロ流体やセンサーにおける様々なアプリケーションの可能性を秘めています.
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