日本名古屋市立大学研究生院药学研究科胶体和高分子物性学专业的山中淳平教授、奥薗透副教授、丰玉彰子副教授以及众多研究生和本科生组成的研究团队，与该校精密有机反应学专业的樋口恒彦教授、澳大利亚中子科学技术机构的Jitendra Mata博士、JAXA、日本宇宙论坛（JSF）、有人宇宙系统公司及AES公司合作，作为日本宇宙航空研究开发机构采用的一个课题，从2019年7月起在国际空间站（ISS）的“希望号”日本实验舱内进行了关于胶体微粒子的聚合和凝集实验。目前该团队，已成功制作出带正电和负电的粒子的聚集体，并通过分析利用凝胶固定的样本，确认生成了难以在地面上形成的高比重粒子的聚集体。
太空实验样本的显微镜图像（带正电（红色）和负电（绿色）的聚苯乙烯粒子（粒子尺寸：约1μm）（图片由名古屋市立大学提供）
从晶体生长的初始阶段到细胞内形成蛋白质复合体的过程中，在自然界中可以广泛观察到少量的原子和分子聚集体（簇）。此次实验发现，在微重力环境下，尺寸约为1μm的胶体粒子在水中自发聚集形成了聚集体，分析认为是通过库仑力将带正电和负电的粒子聚集在了一起。胶体聚集体作为光学领域的材料备受期待，但用于光学领域时必须采用高折射率材料。高折射率材料通常比重较大，在地面受沉降的影响较大，无法进行准确的实验，而国际空间站的微重力环境就很合适做此类实验。
具体实验内容是，将带正电和负电的1μm左右的粒子分散于水中制成胶液，由宇航员在微重力环境下将其混合，生成了聚集体，然后利用高分子凝胶将整个样本固定并运回地面。今年3月名古屋市立大学收到约30份样本，并对其进行了分析。
分析确认，上述实验确实生成了高比重粒子（二氧化钛粒子）的聚集体。今后将进行更详细的分析，以明确微重力对粒子聚集的影响。研究成果有望用于制作封存光的新材料和生物传感器，以及调查体内的凝集现象等。
在太空实验中生成的聚集体的显微镜图像，为带正电（红色）和负电（绿色）的聚苯乙烯粒子（粒子尺寸：约1μm）。n表示负电荷粒子，p表示正电荷粒子，记号后的数字表示聚集体中所含的各种粒子的数量（图片由名古屋市立大学提供）
山中教授表示：“此次尝试制作了胶体粒子的聚集体，探索了经过较长时间后粒子依然聚集并能用凝胶固定的条件。在地面上很难实施聚集实验，但太空样本中的粒子分散均匀，未发现沉淀。今后将利用显微镜调查二氧化钛粒子聚集体的聚集数量分布情况和形状对称性，将来打算根据从实验中获得的知识，将胶体晶体作为光子晶体等光学材料使用。”
【名词解释】
光子晶体：折射率随着光的波长等级（可见光为400～800nm）周期性变化的光学结构。可以通过结构控制晶体内部的光传输方式。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
