日本名古屋市立大學研究生院藥學研究科膠體和聚合物物性學專業的山中淳平教授、奧薗透副教授、豐玉彰子副教授以及衆多研究生和本科生組成的研究團隊，與該校精密有機反應學專業的樋口恆彥教授、澳大利亞中介子科學技術機構的Jitendra Mata博士、JAXA、日本宇宙論壇（JSF）、有人宇宙系統公司及AES公司合作，作爲日本宇宙航空研究開發機構採用的一個課題，從2019年7月起在國際太空站（ISS）的「希望號」日本實驗艙内進行了關於膠體微粒子的聚合和凝集實驗。目前該團隊，已成功製作出帶正電和負電的粒子的聚集體，並透過分析利用凝膠固定的樣本，應答生成了難以在地面上形成的高比重粒子的聚集體。
太空實驗樣本的顯微鏡影像（帶正電（紅色）和負電（綠色）的聚苯乙烯粒子（粒子尺寸：約1μm）（圖片由名古屋市立大學提供）
從晶體成長的初始階段到細胞内形成蛋白質復合體的程序中，在自然界中可以廣泛觀察到少量的原子和分子聚集體（簇）。此次實驗發現，在微重力環境下，尺寸約爲1μm的膠體粒子在水中自發聚集形成了聚集體，分析認爲是透過庫侖力將帶正電和負電的粒子聚集在了一起。膠體聚集體作爲光學領域的材料備受期待，但用於光學領域時必須採用高折射率材料。高折射率材料通常比重較大，在地面受沉降的影響較大，無法進行準確的實驗，而國際太空站的微重力環境就很合適做此類實驗。
具體實驗内容是，將帶正電和負電的1μm左右的粒子分散於水中製成膠液，由宇航員在微重力環境下將其混合，生成了聚集體，然後利用聚合體凝膠將整個樣本固定並運回地面。今年3月名古屋市立大學收到約30份樣本，並對其進行了分析。
分析應答，上述實驗確實生成了高比重粒子（二氧化鈦粒子）的聚集體。今後將進行更詳細的分析，以明確微重力對粒子聚集的影響。研究成果有望用於製作封存光的新材料和生物感測器，以及調查活體內的凝集現象等。
在太空實驗中生成的聚集體的顯微鏡影像，爲帶正電（紅色）和負電（綠色）的聚苯乙烯粒子（粒子尺寸：約1μm）。n表示負電荷粒子，p表示正電荷粒子，記號後的數位表示聚集體中所含的各種粒子的數量（圖片由名古屋市立大學提供）
山中教授表示：「此次嘗試製作了膠體粒子的聚集體，探索了經過較長時間後粒子依然聚集並能用凝膠固定的條件。在地面上很難實施聚集實驗，但太空樣本中的粒子分散均勻，未發現沉澱。今後將利用顯微鏡調查二氧化鈦粒子聚集體的聚集數量分佈情況和形狀對稱，將來打算根據從實驗中獲得的知識，將膠態晶體作爲光子晶體等光學材料使用。」
【名詞解釋】
光子晶體：折射率隨着光的波長等級（可見光爲400～800nm）週期性變化的光學結構。可以透過結構控制晶活體內部的光傳輸方式。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
