局所加熱下の蒸気バブル挙動解明と新規マイクロ物体駆動技術の創出

阐明局部加热下的蒸汽泡行为并创建新的微对象驱动技术

• 批准号: 21H01784
• 负责人: 名村 今日子
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01784/
• 关键词: 蒸気バブル; 核形成; マイクロ物体駆動; 光熱変換; ナノ構造薄膜

バブルは表面張力やダイナミックな体積変化，生成消滅が可能であることなどから，ソフト機械部品としてすでに広く注目されている．しかし，μm・nmスケールでの挙動制御は確立されていない．そこで本研究では，ナノ構造光熱変換薄膜を用いた流体の局所加熱によって，蒸気バブル生成消滅過程および周辺に働く力の解明を行っている．令和３年度は，回折位相法を用いた高速定量位相顕微鏡の試作とバブルが発生する力の評価のための試料・装置作りを進めた．流体の局所加熱によってバブルを生成したり，その動きを制御したりするためには，流体中の温度分布を知ることは重要である．流体の光の屈折率は温度によって変化するので，定量位相顕微を行うことで流体中の温度分布に関する情報を得ることができる．そこで，光熱加熱によるバブルの生成とその定量位相顕微鏡を用いた観察を同時に行うことができる光学系を作製した．そして，空気バブルが生成する時の周辺流体中の位相分布の変化を捉えることに成功した．さらに，位相分布から温度分布への逆変換にも成功した．今後は高速度カメラの導入等により定量位相顕微の高速化を行う．また，バブルダイナミクスおよび周辺温度の測定と発生する力の評価のための試料・装置作りでは，光熱変換薄膜をつけた数百μm程度の大きさのチップを作製した．また，チップにレーザーを照射しながら，チップの動きを多方向から捉えるための光学系を作製した．さらに，チップ上でのバブル生成密度を高めるために，光熱変換薄膜の非稠密パターンを作製する手法を検討した．その結果，チップと同程度の範囲に最大５個のバブルを同時に生成し，強い対流を生むことに成功した．今後はチップの動きの評価などを行っていく．

The surface tension of the バブルはやダイナミックな changes in volume, and it is impossible to create and destroy it.ることなどから, ソフトMechanical parts としてすでに広くAttention されている.しかし． In this study, the structure of the photothermal conversion film was heated using a fluid.って, steaming 気バブルgeneration and destruction process およびzhou辺に働く力の解明を行っている. In the third year of Reiwa, the trial production of the high-speed quantitative phase micromirror using the reversed phase method was carried out. The heat generated by the fluid is generated by heating, and the movement is controlled by the fluid. It is important to know the temperature distribution in the fluid. The refractive index and temperature of the fluid are the same as the temperature change, and the temperature distribution in the fluid is the temperature distribution of the quantitative phase.そこで, photothermal heating of the によるバブルの generation and とそのquantitative phase micromirror を using いたObservation を at the same time に line うことができるoptical system を production した．そして, the empty ババブルが generates する when the phase distribution in the surrounding fluid changes and the の変を catches the success した.さらに, phase distribution から temperature distribution への inverse change にもsuccessful した. In the future, the introduction of high-speed fluorocarbon will be carried out in order to improve the speed of quantitative phase microscopy.また，バブルダイナミクスおよびThe measurement of the circumferential temperature and the test specimen of the raw material・The device is made by りでは, and the photothermal conversion film is made by をつけたwith a thickness of hundreds of μm.また, チップにレーザーを irradiation しながら, チップのmovable きを multi-directional から catch えるためのoptical system を production した.さらに, チップ上でのバブル generates density を めるために, photothermal change film の non-dense パターンを production する technique を検した． As a result, a maximum of 5 のバブルを of the same degree can be generated at the same time, and a strong い対流を生むことにsuccessful した. From now on, the action of the future will be reviewed.

项目成果

Gold Micropetals Self‐Assembled by Shadow‐Sphere Lithography for Optofluidic Control

通过影球光刻技术自组装金微花瓣用于光流控

• DOI: 10.1002/admi.202200200
• 发表时间: 2022
• 期刊: Advanced Materials Interfaces
• 影响因子: 5.4
• 作者: Namura Kyoko;Hanai Shunya;Kondo Shuji;Kumar Samir;Suzuki Motofumi
• 通讯作者: Suzuki Motofumi

マイクロ加工システム研究室ホームページ

微细加工系统实验室主页

FeSi2マイクロドット上での光熱誘起マイクロバブルに関する研究

FeSi2微粒上光热诱导微泡的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 原 綾香;名村 今日子;鈴木 基史
• 通讯作者: 鈴木 基史

京都大学教育研究活動データベース

京都大学教育研究活动数据库

光熱誘起マイクロバブルと対流の電圧による制御

光热感应微泡和对流的电压控制

• 发表时间: 2022
• 作者: 植田 香菜;名村 今日子;鈴木 基史
• 通讯作者: 鈴木 基史