自己駆動液滴を構成要素として用いた液滴ロボットの設計と機能制御

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本年度は、液滴ロボットの構成要素である、アクティブな液滴（界面活性剤を放出する液滴）とパッシブな液滴（界面活性剤を放出しない液滴）の相互作用について主に研究した。液滴ロボットは液滴を躯体とモーターの両方に利用する構想であるが、全ての液滴がその両方の役割を果たす必要はなく、躯体のみに利用する液滴はそれ自体では自己駆動しない、パッシブな液滴でもよい。本年度の実験及び理論的研究は、このパッシブな液滴の存在がアクティブな液滴の自己駆動性にどのように影響するのか、について、最も単純な2体系を用いて明らかにした。その結果、パッシブな液滴は真に受動的であるわけではなく、その存在によってアクティブな液滴の自己駆動性に大きな影響を与えることが明らかになった。最も大きな効果は、パッシブな液滴がアクティブな液滴から放出された界面活性剤を吸収することで、放出量が少ない場合でも効率的に界面活性剤濃度の勾配を維持する役割を果たすことである。この効果により、アクティブな液滴は、それ単体では自己駆動できないような条件下においても、パッシブな液滴が共存することによって自己駆動することが可能となる。これにより、アクティブな液滴の駆動持続時間が数倍に伸びることがわかった。また、パッシブな液滴の存在により、それまで観測されなかった運動モードが誘起されることも明らかになった。これらの結果は、国際学術誌のSoft Matterにて発表した。