私たちは ソフトマター （柔らかい凝縮物質） の恩恵を、日常で広く受けています。
たとえば、ゼラチン、ペンキ、界面活性剤や液晶ディスプレイ、光電気感受性をもつ
新機能性高分子素材 、そして たんぱく質やＤＮＡ など生命の素材・構造材は
ソフトマターです。また、不思議な物性をもち生命を満たす 「水」 もソフトマターです。

　　つまり、ソフトマターは、高分子、ゲル、液晶、コロイド溶液など「柔らかい固体、液体」
の総称です。ここではそのなかで、電気を帯びていて静電気力により構造や機能が強く
影響されるイオン性ソフトマター について、生体系を含め、４種類の研究を紹介します。

　　ところで、純粋な「氷」はマイクロ波オーブンで溶かすことができるでしょうか？
答えは、下にある４番目の研究を見てください。


　　 　この物質では、構造化をもた
　　らす（正味の）静電的エネルギー
　　が、乱雑さのもとである熱エネ
　　ルギーを数倍から１０倍ほど上
　　回っています。また正と負イオン
　　のもつ電気量が等しい電気中性
　　状態でも、正イオンは負イオンと
　　選択的にペアをつくるため、イオ
　　ン間に働く静電気引力が斥力
　　よりも強くなります。
　

上の図は、電荷逆転したマクロイオンで、(a)全体図、(b)マクロイオン（赤い球）と周辺の
イオン群の拡大図です。（Euro.Phys.J., E (2002)より）

　　イオン性ソフトマターは「クーロン強結合系」のひとつですが、上でのべたエネルギー
の大小関係に起因して適当な硬さと柔らかさをあわせもっており、この程度はイオン（塩）
濃度やｐH(水素イオン濃度）など外的環境により制御されます。日常や工業応用は
もちろん、DNAやたんぱく質を含む生化学過程は、この硬軟両性を上手に利用して
常温で高効率のエネルギー代謝や構造の維持を行っているといえるでしょう。イオン性
ソフトマターはこの点で、硬いクーロン強結合系（白色矮星や木星内部、結晶をつくる
ダストプラズマ）とは異なる物理化学的な面白さと幅広い応用性をもっています。
以下でのべる「電荷逆転」現象はDNAに適用して 遺伝子治療 に使うことが期待されて
います。

1. 電荷逆転現象　（Charge　Inversion)

2. 電気を帯びた高分子　（Polyampholyte)

3. ナノサイズの膜孔を通過するＤＮＡ

4. 水、氷、食塩水のマイクロ波による加熱

Movie: Molecular Dynamics Simulation



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