先端分光技術によるナノフルイディクス

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ナノスケールに閉じ込められた流体やイオンの移送は、表面の影響を大きく受けることから、マイクロチャネル中の流体とは異なる振る舞いをする。ナノフルイディクスと呼ばれるこの分野では、これまで、電流計測による電荷移動の定量のみが実験手法として確立している。本研究では、ナノフルイディクスに光計測を導入し、流体や電荷移動を担う分子やイオンの種類の同定をしつつ、流速や電荷移動の定量を行う技術の確立を目指す。これらの新技術を通して、ナノフルイディクス分野の物理学の未解決問題にアプローチする。具体例として、表面流体スリップ現象の基礎物理の理解、特に水の表面スリップ現象を定量的に調べるために、光計測を用いた水－重水境界面の流速計測手法を確立する。本年度は、マイクロ・ナノ流路内の液体の流速をラベルフリー光計測するシステムを構築するために、マイクロ・ナノ流路の作製とラベルフリー光計測法の設計及び開発を行った。マイクロ・ナノ流路として、PDMS流路、および、ガラス流路の両方の作製を行い、後者において、設計したデザインの流路作製に成功した。ラベルフリー光計測法としては、微分干渉顕微鏡の原理を応用した位相差分計測の構成を設計し、マイクロビーズを用いた原理検証実験で、本手法により所望の性能が出ていることを確認した。