Spatiotemporal control of dynamic wetting on heterogeneous composite surfaces

自然や実用の表面は複数の化学的組成からなる異質複合表面が主であり、また様々な長さスケールの粗さがランダムに存在する。そのため動的濡れの学理が応用場面に波及するためには、表面の物理化学的異質性を考慮した固-液接触線挙動の理解が必要であり、究極的なマクロ流れの全体制御が可能になる。そこで本研究では、異なる長さスケールの異質複合表面における動的濡れ現象を接触線移動速度と接触線のミクロ形状の面で探索する。1年目は当初の計画通り、複数の異質表面（分子構造由来の異なる濡れ性を持つ複数の表面）からなる複合表面を作製した。ガラス基板表面におけるリソグラフィとシランカップリングによる複合表面を予備実験で作製していたが、ガラス基板由来の数ナノスケール粗さは分子配列を阻害する要因となっていたため、数オングストロームの粗さを持つシリコンウエハーに変更し作製を行った。形成した分子膜は原子間力顕微鏡、分光エリプソメーター、角度可変偏光式フーリエ変換赤外分光により評価を行うと共に長さスケールの異なる濡れ性パターン表面が作製できた。表面における高速濡れ広がり、接触角ヒステリシスなどダイナミクスを含む濡れ性の評価を行った。

自然や実用の表面は複数の化学的組成からなる異質複合表面が主であり、また様々な長さスケールの粗さがランダムに存在する。そのため動的濡れの学理が応用場面に波及するためには、表面の物理化学的異質性を考慮した固-液接触線挙動の理解が必要であり、究極的なマクロ流れの全体制御が可能になる。そこで本研究では、異なる長さスケールの異質複合表面における動的濡れ現象を接触線移動速度と接触線のミクロ形状の面で探索する。1年目は当初の計画通り、複数の異質表面（分子構造由来の異なる濡れ性を持つ複数の表面）からなる複合表面を作製した。ガラス基板表面におけるリソグラフィとシランカップリングによる複合表面を予備実験で作製していたが、ガラス基板由来の数ナノスケール粗さは分子配列を阻害する要因となっていたため、数オングストロームの粗さを持つシリコンウエハーに変更し作製を行った。形成した分子膜は原子間力顕微鏡、分光エリプソメーター、角度可変偏光式フーリエ変換赤外分光により評価を行うと共に長さスケールの異なる濡れ性パターン表面が作製できた。表面における高速濡れ広がり、接触角ヒステリシスなどダイナミクスを含む濡れ性の評価を行った。