◆微粒子の分散・凝集の詳細を理解できる◆
◆ゼータ電位の基礎から計算方法までを丁寧に解説◆
◈微粒子の分散・凝集をゼータ電位とハマカー定数から考える◈
●ナノ粒子・微粒子の分散・凝縮メカニズムと安定性評価方法
●ナノ粒子・微粒子は必ず凝集する -微粒子表面の斥力と分子間引力の関係とは-
●界面電気現象の基礎 -拡散電気二重層、微粒子の電荷と電場・電位の関係-
●電気泳動移動度とゼータ電位の算出方法
●エマルションや高分子被覆粒子における電気泳動
●濃厚系・有機溶媒系における微粒子の動的電気泳動
●Excelを用いたポテンシャル曲線の描き方、凝集確率と安定度比の計算方法
など、基礎から応用まで丁寧に解説!
日時
【会場受講】 2024年7月18日(木) 10:30~16:30
【Live配信】 2024年7月18日(木) 10:30~16:30
【アーカイブ配信】 2024年7月29日(月) まで受付 (視聴期間:7/29~8/9)
セミナー趣旨
習得できる知識
・ゼータ電位(分散促進因子)とハマカー定数(凝集促進因子)の完全理解。
・電気泳動移動度の測定法とゼータ電位の計算法の習得。
・DLVO理論の完全理解。
・エクセルによるナノ粒子・微粒子間相互作用のポテンシャル曲線と分散安定性マップの描き方の習得。
セミナープログラム
0.1 確率の大きい状態へ:エントロピー(無秩序さの度合)を増やしたい
<斥力的な作用>
0.2 力に逆らわない→ポテンシャルエネルギー(力に逆らっている度合)を下げたい
(力に逆らうと、エネルギーが上がってしまう) <引力的な作用>
0.3 力とポテンシャルエネルギー(力に逆らっている度合)の関係
1. ナノ粒子・微粒子集団は必ず凝集する
1.1 分子間に引力がないと分子集団から微粒子(分子集合体)はできない
1.2 分子間に働く普遍的なファンデルワールス引力
1.3 微粒子表面の分子は微粒子内部の分子に比べ高エネルギー状態にある
1.4 微粒子間に斥力がなければ、分散媒質との親和性が強くない限り、微粒子集団は必ず凝集する
1.5 エネルギーと電位の尺度;熱エネルギー4×10-21 Jと25 mVが基準値
1.6 ポテンシャル曲線の谷と山の意味:山を越えられるか、谷から抜け出せるか
2. 分子間引力とナノ粒子・微粒子間引力
2.1 微粒子間引力は分子間に働くファンデルワールス引力を合計したもの
2.2 微粒子集団の凝集促進因子:ハマカー定数
2.3 分散の目安:ハマカー定数に打ちかつ微粒子間斥力が必要
2.4 似た者同士は引き合う「類は友を呼ぶ」
2.5 疎水性粒子と親水性粒子
3. 微粒子間引力に対抗する微粒子間斥力を得る方法:何かで粒子表面を覆う
3.1 静電斥力:対イオンの雲で粒子表面を覆う
3.2 高分子等で粒子表面を被覆:立体相互作用
4. 界面電気現象の基礎
4.1 水系と非水系(有機溶媒系)の違い:誘電率の差(誘電率の大きな水と小さな油)
4.2 電荷と電場・電位の関係
4.3 帯電微粒子は裸ではなく拡散電気二重層(対イオンの雲)で覆われている
4.4 拡散電気二重層の厚さと微粒子表面の電位が界面電気現象を支配する
4.5 ポアソン・ボルツマンの式
4.6 微粒子集団の分散促進因子:ゼータ電位(表面電位にほぼ等しい)
4.7 分散の目安:熱エネルギーに相当するゼータ電位25mVが基準
5. 電気泳動移動度の測定とゼータ電位を計算する式
ゼータ電位は直接測定する量ではなく計算から求める。どの式を用いるべきかが重要
5.1 電気泳動とゼータ電位
5.2 スモルコフスキーの式:大きな固体粒子に適用、形状によらない
5.3 ヒュッケルの式:小さな固体粒子や非水系(有機溶媒系)に適用
5.4 ヘンリーの式:任意のサイズでゼータ電位が50mV以下の球状固体粒子に適用
5.5 円柱状固体粒子の場合:粒子の方向について平均をとると球と大差ない
5.6 ゼータ電位が50mV以上では緩和効果(拡散電気二重層の変形)が重要になる
5.7 緩和効果を考慮した式:任意のサイズとゼータ電位をもつ球状固体粒子に適用
5.8 種々の理論式の適用範囲
5.9 測定例
6. エマルションと柔らかい粒子(高分子で被覆した粒子)の電気泳動
6.1 エマルションは同じゼータ電位をもつ固体粒子より速く泳動する
6.2 ヘルマン・藤田の球状高分子電解質の電気泳動理論
6.3 柔らかい粒子の電気泳動は固体粒子と全く異なる
6.4 柔らかい粒子か固体粒子かの見分け方
6.5 柔らかい粒子の電気泳動移動度の解析法と実例
7. 沈降電位、濃厚系、非水系(有機溶媒系)の電気泳動および動的電気泳動:CVP法とESA法
7.1 沈降電位:CVPと同じ原理
7.2 体積分率が1%を超えると濃厚系の扱いが必要
7.3 動的電気泳動:CVP法とESA法
7.4 非水系(有機溶媒系)では、粒子の電荷が非常に大きいと電荷に依存しない
一定の電気泳動移動度を示すようになる:対イオン凝縮効果
8. 微粒子間の静電反発エネルギー: DLVO理論
8.1 1個の粒子に働く力
8.2 2個の粒子間の静電斥力:拡散電気二重層の重なりが引き起こす対イオンの浸透圧増加
8.3 DLVO理論:分散安定性を説明する標準理論
9. 分散系の安定性を評価する方法:エクセルを用いたポテンシャル曲線の描き方
9.1 全相互作用エネルギーとナノ粒子・微粒子分散系の安定性
9.2 安定性のわかるマップ:ポテンシャルの山の高さが熱エネルギーkTの15倍あると安定
9.3 凝集確率と安定度比の計算法
9.4 柔らかい粒子の場合
9.5 エクセルプログラム
9.6 非水系(有機溶媒系)における球状粒子間の全相互作用のポテンシャル曲線
9.7 結論
□質疑応答□
セミナー講師
略歴
昭和43年:東京大学理学部物理学科卒業、
昭和49年:同大学院博士課程修了、理学博士、
日本学術振興会奨励研究員、メルボルン大学博士研究員、
ニュ−ヨ−ク州立大学バッファロ−校博士研究員、
ユタ大学博士研究員を経て
昭和60年:東京理科大学薬学部勤務
平成24年:教授を定年退職後 嘱託教授
平成25年:東京理科大学名誉教授
著書
H. Ohshima, Theory of Colloid and Interfacial Electric Phenomena, Elsevier, 2006.
H. Ohshima, Biophysical Chemistry of Biointerfaces, John Wiley and Sons, 2010.
業界での活動
ISO/TC 91 (Surface Active Agent), Chairman
Colloid and Polymer Science, Regional Editor for Asia
受賞歴
第29回フワーリズミー国際賞受賞(2016年3月)
2017年度「アジアの科学者100人」に選出(Asian Scientist Magazine, 2017年6月)
セミナー受講料
※お申込みと同時にS&T会員登録をさせていただきます(E-mail案内登録とは異なります)。
55,000円( E-mail案内登録価格52,250円 )
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【1名分無料適用条件】
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※同一法人内(グループ会社でも可)による2名同時申込みのみ適用いたします。
※3名様以上のお申込みの場合、1名あたり定価半額で追加受講できます。
※請求書(PDFデータ)は、代表者にE-mailで送信いたします。
※請求書および領収証は1名様ごとに発行可能です。
(申込みフォームの通信欄に「請求書1名ごと発行」と記入ください。)
※他の割引は併用できません。
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1名申込みの場合:受講料( 定価:41,800円/E-mail案内登録価格 39,820円 )
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※他の割引は併用できません。
受講、配布資料などについて
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配布資料
- 製本テキスト
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