Anisotropic shape and power law behavior of the scattering peak observed on the layered phase of colloidal platelike particles

板状粒子コロイドにおいて観察される層状構造の散乱ピークの異方的な形状と減衰挙動に関する研究

山口 大輔; 宮元 展義*; 中戸 晃之*; 小泉 智*; 太田 昇*; 八木 直人*; 橋本 竹治; 川勝 年洋

Yamaguchi, Daisuke; Miyamoto, Nobuyoshi*; Nakato, Teruyuki*; Koizumi, Satoshi*; Ota, Noboru*; Yagi, Naoto*; Hashimoto, Takeji; Kawakatsu, Toshihiro

板状粒子コロイドであるニオブ酸化物が剥離して生成する単層(以下、ナノシートと記述)が水中に分散して形成する層状構造から発現する異方的な散乱ピークについて詳細な解析を行った結果を報告する。実験から得られている散乱ピークをナノシートが周期的に配列している法線方向(q)とそれに垂直な方向(q)とに分離して解析し、q方向のピーク強度の減小がq方向の減小よりも約2倍大きいことを見いだした。これは、シートの曲げ弾性率と圧縮弾性率の関係から、理論的にも予測されている。本研究では、理論式を計算機で積分することにより、2次元の散乱関数を数値的に求め、実験結果との比較を検討した。そして少なくとも定性的には、両者が同様の散乱挙動を示すことを確認した。

The line shape of the scattering peaks from the layered phase of colloidal plate-like particles, which consist of niobate single layer crystal (often referred as "nanosheet"), was intensively examined in this study and a distinct anisotropy was found for the power law behavior of the peak intensity with respect to the q and q directions. Namely, the power law exponent of the peak intensity for q-direction was nearly double of that for q-direction. This experimental piece of evidence was at least qualitatively in agreement with Caille s prediction. In this study, the Caille' s formula was numerically integrated and the two-dimensional calculated scattering pattern was obtained. The q-behavior of the calculated scattering pattern is naturally similar to those of theoretical analysis and obtained experimental data.