表面電荷密度マッピングが切り拓く相界面ナノフルイディクス
通过表面电荷密度映射开辟相界面纳米流体
基本信息
- 批准号:22K14193
- 负责人:
- 金额:$ 3万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
- 财政年份:2022
- 资助国家:日本
- 起止时间:2022-04-01 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
相界面や接触線は、固体―液体―気体の各相が相互作用しあうため実験的調査が困難であり、その工学的重要性にもかかわらず多くの物理が未解明である。特に固液界面・接触線の帯電現象は流動発電といったグリーンエネルギーと密接にかかわるが、どういった条件で・どのような帯電状態になるか、何もわかっていないと言っても過言ではない。本研究では、表面電位を計測できるケルビンプローブフォース顕微鏡(KPFM)を基軸として、ナノスケールの流体現象の物理を解明することを目的としている。本年度は、液滴近傍の固気界面の帯電状態の観察を行った。具体的には、厚さ300nmの熱酸化シリコン膜がついたシリコン基板上にグリセロール液滴を滴下し、その接触線近傍をKPFM計測すると、周囲100マイクロメートルにわたって最大1.0Vほど負に帯電する領域があることがわかった。これは平行平板間コンデンサモデルで表面電荷密度に変換するとおよそ-56μC/m2で、電子数密度では350個/μm2である。液滴を動かすと帯電領域も一緒に移動することから、単純な固液摩擦帯電とは異なる物理が働いていることが推測される。さらに、三相接触線をまたいだ固液界面・固気界面の同時電位計測を可能にする架橋グラフェンセルの実験準備も行った。当初はマイクロポーラスTEMグリッドにグラフェンを転写する予定であったが、実験手順の簡素化のために市販の単層グラフェンフィルムTEMグリッドで代用した。厚み0.335nmの極めて薄い架橋グラフェン膜でありながら、計測パラメータを慎重に調整することで、探針で貫くことなく計測できる技術を確立した。
Phase interface や contact wire は, solid - liquid - 気 の each phase が interaction し あ う た め be が 験 investigation difficult で あ り, そ の the importance of engineering に も か か わ ら ず more く の physical が not interpret で あ る. Special に solid-liquid interface, contact wire の 帯 electric phenomenon は flow 発 electric と い っ た グ リ ー ン エ ネ ル ギ ー と contact に か か わ る が, ど う い っ た conditions で · ど の よ う な 帯 electricity state に な る か, も わ か っ て い な い と said っ て も had said で は な い. This study で は, surface potential を measuring で き る ケ ル ビ ン プ ロ ー ブ フ ォ ー ス 顕 micro mirror (KPFM) を basic shaft と し て, ナ ノ ス ケ ー ル の の fluid phenomenon を interpret す る こ と を purpose と し て い る. This year, the 観 and the <s:1> charged state <e:1> of the liquid droplet near the <s:1> solid interface 観 were observed を and った. Specific に は, 300 nm thick さ の hot acidification シ リ コ ン membrane が つ い た シ リ コ ン substrate に グ リ セ ロ ー ル droplet を drop し, そ の contact line nearly alongside を KPFM measuring す る と, zhou 囲 100 マ イ ク ロ メ ー ト ル に わ た っ て maximum 1.0 V ほ ど negative に 帯 electric す る field が あ る こ と が わ か っ た. Between こ れ は parallel-plate コ ン デ ン サ モ デ ル で に surface charge density variations in す る と お よ そ - 56 mu C/m2 で, electron number density で は 350 / mu m2 で あ る. Droplet を dynamic か す と 帯 も electric field a mio に mobile す る こ と か ら, 単 pure な solid liquid friction 帯 electric と は different な る physical が 働 い て い る こ と が speculation さ れ る. さ ら に, three-phase contact line を ま た い だ solid-liquid interface, solid 気 の potentiometer measured at the same time may を に す る bridging グ ラ フ ェ ン セ ル の be 験 preparation line も っ た. Original は マ イ ク ロ ポ ー ラ ス TEM グ リ ッ ド に グ ラ フ ェ ン を planning write す る designated で あ っ た が, be 験 hand shun の invigorative change の た め に city vendor の 単 layer グ ラ フ ェ ン フ ィ ル ム TEM グ リ ッ ド で substitute し た. 0.335 nm thick み の め extremely thin て い bridging グ ラ フ ェ ン membrane で あ り な が ら, measuring パ ラ メ ー タ を に carefully adjusted す る こ と で, probe で penetration く こ と な く measuring で き る technology を established し た.
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
手嶋 秀彰其他文献
親水-撥水複合面が固液界面ナノバブルの生成に与える影響
亲水-疏水复合表面对固液界面纳米气泡生成的影响
- DOI:
- 发表时间:
2018 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
手嶋 秀彰;西山 貴史;高田 保之;高橋 厚史 - 通讯作者:
高橋 厚史
オングストロームスケールの表面不均一によるナノ液滴の三相界線ピニング
由于埃级表面不均匀性而导致纳米液滴的三相边界钉扎
- DOI:
- 发表时间:
2023 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
平間 裕大;手嶋 秀彰;高橋 厚史 - 通讯作者:
高橋 厚史
界面ナノバブルの接触角の密度依存性に関する分子動力学解析
界面纳米气泡接触角密度依赖性的分子动力学分析
- DOI:
- 发表时间:
2021 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
手嶋 秀彰;楠戸 宏城;Bistafa Carlos;山口 康隆 - 通讯作者:
山口 康隆
固液界面ナノバブルの界面張力の定量化
固液界面纳米气泡界面张力的定量
- DOI:
- 发表时间:
2021 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
手嶋 秀彰;楠戸 宏城;Bistafa Carlos;山口 康隆 - 通讯作者:
山口 康隆
界面ナノバブルの界面張力の密度依存性に関する分子動力学解析
界面纳米气泡界面张力密度依赖性的分子动力学分析
- DOI:
- 发表时间:
2021 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
手嶋 秀彰;楠戸 宏城;Bistafa Carlos;山口 康隆 - 通讯作者:
山口 康隆
手嶋 秀彰的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('手嶋 秀彰', 18)}}的其他基金
固液界面の多様なナノ性状の計測プラットフォーム構築と分子的描像の解明
固液界面各种纳米性质测量平台的构建及其分子图谱的阐明
- 批准号:
24K00822 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Elucidation of the physics of solid-liquid-gas three-phase contact line near structures through the integration of nanoscale interfacial technologies
通过纳米级界面技术的集成阐明结构附近固-液-气三相接触线的物理性质
- 批准号:
22KK0249 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
固気液三相界線の物理機構解明のための分子スケール融合型研究
分子尺度集成研究阐明固-气-液三相边界物理机制
- 批准号:
20J01307 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
固液界面ナノバブル周辺の分子間力分布計測を基盤とする新たな界面工学への挑戦
基于固液界面纳米气泡周围分子间力分布测量的界面工程新挑战
- 批准号:
18J11880 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
相似海外基金
界面ナノ三次元計測を基盤とする固気液接触線の超スケール研究
基于界面纳米三维测量的固气液接触线超尺度研究
- 批准号:
24KJ1778 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
機能化単分子膜表面における固-液接触線ダイナミクスの研究
功能化单层表面固液接触线动力学研究
- 批准号:
24KJ0723 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
固気液三相接触線の未踏学理
未探索的固-气-液三相接触线理论
- 批准号:
24H00293 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Elucidation of the physics of solid-liquid-gas three-phase contact line near structures through the integration of nanoscale interfacial technologies
通过纳米级界面技术的集成阐明结构附近固-液-气三相接触线的物理性质
- 批准号:
22KK0249 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
CAREER: Uncover contact line dynamics during thin film evaporation on micro/nano-engineered surfaces with combined velocimetry, thermometry, and interferometry
职业:结合测速、测温和干涉测量,揭示微/纳米工程表面薄膜蒸发过程中的接触线动力学
- 批准号:
2144802 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Continuing Grant
Well-posedness of a model for the dynamics of fluids with the moving contact line
具有移动接触线的流体动力学模型的适定性
- 批准号:
21K13826 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
EAGER: Unravelling the Spatiotemporal Dynamics of Three-Phase Contact Line on Soft Surfaces by Transmission X-Ray Microscopy
EAGER:通过透射 X 射线显微镜揭示软表面三相接触线的时空动力学
- 批准号:
2133017 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Standard Grant
断続的な接触線運動下での微視的界面揺動に基づいた動的接触角決定機構の解明
间歇接触线运动下基于微观界面波动的动态接触角确定机制的阐明
- 批准号:
21K03864 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Construction of Guideline for Surface Nanobubble Controlling Based on Microscopic Mechanical Balance at Three-Phase Contact Line
基于三相接触线微观机械平衡的表面纳米气泡控制指南构建
- 批准号:
21K14098 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Mathematical Analysis of the incompressible viscous fluid with the moving contact line
不可压缩粘性流体动接触线的数学分析
- 批准号:
20K22311 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 3万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up