青島政之 Masayuki Aoshima

所属

茨城大学 教育学部 学校教育教員養成課程(理科教育)

専門分野

物理化学 ・ 界面コロイド化学 ・ 分子シミュレーション

担当講義

学部

大学院

教養科目

略歴

平成 7年(1995年) 3月  千葉大学 理学部 化学科 卒業
平成10年(1998年) 3月  千葉大学大学院 自然科学研究科 理化学専攻 修了
平成11年(1999年) 5月  千葉大学大学院 自然科学研究科 物質高次科学専攻 自主退学(就職のため)
平成11年(1999年) 6月  秋田県立大学・システム科学技術学部 助手
平成17年(2005年) 9月  博士(理学)(千葉大学)の学位取得
平成18年(2006年) 4月  秋田県立大学・システム科学技術学部 助教
平成26年(2014年) 4月  茨城大学・教育学部 准教授
現在に至る

研究内容

 酸化鉄コロイド粒子の形態制御と凝集現象

SEM image

Optical Microscopy image

Snapshot

  

赤色顔料のベンガラや赤錆などの成分である酸化第二鉄からなるコロイド粒子を研究の対象としています。この粒子は様々な外部環境の変化に敏感に応答してその挙動が変化します。上図は粒子形状をサイコロ状に制御した粒子の電子顕微鏡写真です。サイコロの一辺の長さは約1ミクロン程度で、大きさを揃えてあります。

 粒子の形状や大きさの分布などを調節すると、粒子の集団的な振る舞いや集合状態が大きく変化します。一般に、コロイド粒子は周囲にある流体の熱エネルギーに起因したランダムな運動(ブラウン運動)を行いますが、ここで作製した粒子はブラウン運動が制限されているため、重力に逆らって他の粒子1個分の高さを登ることができません。

 それゆえ、粒子は水中で徐々に沈降し、床面で単層膜状の自己集合体を自発的に形成します。ブラウン運動が小さいとはいっても、粒子は2次元平面内でランダムに運動する能力が残されているため、ゆっくりと凝集して粒子形状に依存した構造を形成することができます。真ん中の図はサイコロ粒子の光学顕微鏡写真で、局所的に碁盤の目のような格子や鎖状の構造が形成していることがわかります。

 私はこの凝集現象を実験と計算機シミュレーションの両面から研究しています。下図はサイコロ粒子の凝集シミュレーション結果の一例ですが、格子構造の出現をよく再現しています。多くの要因が凝集現象を支配していますが、実験ではそれぞれの要因の影響を別々に調べることが困難である場合が多くあります。 一方、シミュレーションは一つ一つの要因を個別に調べることができるため、何が本質的な要因であるかということを見抜くためのツールとして利用できます。



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