光応答分子導入潤滑液表面における物質移動現象解明と小物体操作技術の確立

引入光响应分子来阐明润滑剂表面的传质现象并建立小物体操纵技术

基本信息

批准号：
20H02456
负责人：
真部研吾
金额：
$ 11.48万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究においては、ウツボカズラ等の生物模倣による表面機能を活用し、幅広い液体滑落性を示す液体注入表面、及び光で駆動可能な分子モーターとして注目を集める光応答性分子であるアゾベンゼン誘導体より着想を得た、光操作による物質の操作・輸送・制御を実現可能な光応答分子導入潤滑液表面を創生することを目標としている。本年度は、これまでの潤滑流体への分子モーターの導入の成功、その場観察も可能な評価分析機器の構築、操作・輸送・制御に繋げるための表面における超低摩擦化を実証したことを踏まえ、現象を再現よく引き出せるパラメータ条件の最適化とその現象の解明を実施した。疎水親油性に処理した基板表面上にアゾベンゼン誘導体を導入した潤滑油を濡れ広がらせ、その潤滑油面上で水滴を操作することを試みた。水滴後方部に紫外光を照射しながらその場観察を行ったところ、スペクトルピークが変化し潤滑油内部のアゾベンゼンがシス・トランスの光異性化を起こしていることが認められた。光吸収に伴い温度も変化し、その異性化と温度変化により表面張力が変化した。光異性化は流体内での濃度勾配を生み出し、水滴後方部に渦状の流れを引き起こした。この輸送表面は、エネルギーの観点から従来の10倍以上の輸送効率を発揮した。さらに接触角ヒステリシスが小さいことを利用し、輸送対象の液滴上で固体を輸送することにも成功した。今年度の成果をまとめ、特許1件の出願、論文1報の掲載、学会等発表8件へと繋げた。特に論文においては、Impact Factor 18.027、米国化学会最高峰論文誌に位置づけられているACS Nanoに掲載され、今年度までの成果が高く評価されている。

这项研究的目的是利用eel cassalis和其他生物含量生物嵌入的表面功能，以创建一个表面，引入了引入光响应性分子，从而引入光响应性分子，可以实现通过光启发的液体注射范围的液体范围的物质，这些分子可以实现对物质的操纵，运输和控制，并具有液态的范围。光反应分子吸引着作为轻驱动分子运动的注意力。今年，我们已经证明了将分子电机引入润滑流体，可以观察到的评估和分析仪器的成功，以及表面上的超低摩擦，以连接运行，运输和控制以及优化的参数条件，从而可以使现象和现象进行重现和阐明现象。试图用引入疏水性底物表面的偶氮苯衍生物湿润并散布润滑油，并在润滑油表面操纵水滴。当水滴在辐照紫外线的同时对原位观察进行原位观察时，光谱峰发生了变化，发现润滑油内的偶氮苯会导致顺式传输的光异构化。温度也随着光吸收而变化，由于异构化和温度变化，表面张力发生了变化。光异构化在流体中产生了浓度梯度，导致水滴后部的涡流流。从能量的角度来看，该运输表面的传统运输效率是传统运输的10倍以上。此外，通过利用较小的接触角磁滞，我们还成功地在要运输的液滴上运输了固体。今年的结果已经汇编，导致了一项专利申请，一份纸质出版物和八个学术会议的演讲。特别是，这些论文发表在《影响因子18.027》中，ACS Nano被评为美国化学学会的顶级期刊之一，直到今年的结果都受到了高度赞扬。