Structural Fluctuation of Supercritical Fluids obtained by Small-angle X-ray Scattering

Content Provider	Semantic Scholar
Author	Arai, Asako Ayusawa Nishikawa, Keiko
Copyright Year	2004
Abstract	1.はじめに 超臨界流体は通常の液体とは異なり,その性質を自由 かつ大幅に制御できる機能的な溶媒として注目を集めてい る。臨界点よりも高温・高圧状態にある超臨界領域では, 気液相転移を伴わずに密度を連続的かつ広範囲にわたって 変化させることができる,すなわち,密度の関数として表 される物性であれば,流体の熱力学状態を操作することで 物性値を自由に制御できる。超臨界流体のマクロ物性は「気 体と液体の中間的性質を示す」と概略することができるが, 臨界点近傍では,Gibbsの自由エネルギーの 2次微分量と 関連のある物理量が,それだけでは説明できない特異的な 振る舞いをすることが知られている。このような超臨界流 体の特異性は,その不均一な分子分布と深く関連している ことが近年明らかになってきた。不均一な分子分布を特徴 とした構造を「ゆらぎ構造」と呼ぶことにする。 一成分系超臨界流体のゆらぎ構造に関する情報は,小角 X線散乱 (SAXS)実験によって得られる「密度ゆらぎ」と「相 関距離ξ」によって定量的に扱うことができる。実験的には, 試料を高圧(物質によっては高温)である超臨界状態に保 ち,そこにX線を照射して小角部における散乱強度を測定 すればよい。しかしながら,超臨界流体のゆらぎ構造は, 1°Cもしくは 1気圧でも状態が変わってしまうと,その様 相は大きく変化してしまう。さらに,長時間にわたって超 臨界状態を安定に保持することは非常に困難であるため, 測定は迅速に行われなければならない。参考のため,いく つかの純物質について臨界定数を Tableに挙げた。また, 相図におけるゆらぎ構造の振る舞いを的確に捉えるために は,様々な熱力学状態に対する系統的な測定(数多い測定 点)が必要である。このような条件を考慮すると,超臨界 流体の SAXS実験においては,放射光の利用が不可欠で ある。 我々は超臨界流体の特性とその構造的特徴である分子分 布の不均一度に興味を持ち,研究を進めてきた。本稿では, まず「密度ゆらぎ」や「相関距離」の概念を説明する。さ らに,放射光を用いた SAXS実験についてサンプルセル を中心に紹介し,最後に,SAXS実験と熱力学計算から得 られた結果をあわせて,相図上における超臨界流体の特異 性とゆらぎ構造の関係およびゆらぎ構造の物質依存性につ いて述べる。
File Format	PDF HTM / HTML
Alternate Webpage(s)	http://pfwww.kek.jp/publications/pfnews/22_2/p24-29.pdf
Language	English
Access Restriction	Open
Content Type	Text
Resource Type	Article