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ナノスケール・マシンの動力源としてのイオン駆動による分子回転機構の特性評価

通过离子驱动作为纳米级机器的动力源表征分子旋转机制

基本信息

批准号：
13875023
负责人：
北川浩
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13875023/
关键词：
ナノスケール・マシン分子動力学シミュレーションカーボンナノチューブ接合系分子流動回転動力機構ナノスケール・マシーン DPPC分子2重膜デンドリマーカーボンナノチューブ CNT接合系回転機構

项目摘要

ナノスケール・マシン駆動源としての動力機構を構想するための基礎的知見を得る目的で、昨年度の続き原子・分子レベルの構造ダイナミックスを数値解析する方法により検討を進めて、つぎのような成果を得た。(1)初期に構想した脂質2重膜やデンドリマー樹脂状高分子は、剛性が低くや構造的に恒常的安定性を欠くことから、ナノスケールの機械を構成する構造として不適切である。しかしナノスケール・マシンでは、通常スケールの機械のような機能ごとに独立した構造により構成することは必ずしも得策でないことから、外的環境に応じて構造そのものをダイナミックに変えて機能を発揮させる戦略で機械を設計するに際しての材料としては、構造が比較的単純で制御しやすいことから再評価をすべきである。(2)ナノレベルの寸法でありながら構造的に安定で、高い強度・剛性を有するカーボンナノチューブ(CNT)は、汎用性のある機械・構造要素として用いることができる可能性を持つ。機械の動力機構として用いることを目的として行った検討によれば、・内部にArやHeといった希ガス分子を高エネルギー、高速で流しても破壊することなく、外的環境を遮断して(分子)輸送を行うための配管系としての機能を発揮できる。・管径を変化させた、接合部を含むCNTは、管壁との相互作用のために、マクロ的なノズルやディフユーザのような機能は期待できない分子流動を制御できる可能性がある。・分子流は管軸に沿って螺旋状の回転運動をし、遠心力を受ける結果、管壁に近いところの数密度が高くなる。この現象は、CNT接合系を単に分子輸送のための機械要素としての応用にとどまらず、エネルギーレベルあるいは質量差を利用した分離装置としての利用や、羽根車装置を組み込むことで回転動力源としてりようできる可能性を持っている。

The basic knowledge of the motive force and the motive mechanism of the system is obtained. The purpose of the system is to analyze the structure of the atomic and molecular systems. The method of the system is to discuss the progress and the results. (1)At the beginning, it was supposed that the stability of the resin polymer structure with low rigidity was insufficient and the mechanical structure was inappropriate. In general, the mechanical design of the machine is characterized by its function and independent structure, and its composition is determined by its external environment. The mechanical design of the machine is characterized by its material and structural purity. (2)The structural stability, high strength, rigidity, universality, mechanical and structural elements, and the possibility of using them remain. The mechanical power mechanism is used for the purpose of transportation, internal transportation, molecular transportation, high-speed transportation, external transportation, and piping system. The diameter of the tube changes, the junction contains CNT, the interaction between the tube wall and the tube wall, and the possibility of controlling the molecular flow. The molecular flow moves spirally along the tube axis, and the numerical density of the tube wall is high. This phenomenon is caused by the mechanical factors of CNT bonding system, such as the utilization of mass difference, the utilization of separation device, and the possibility of reverse rotation power source.