マイクロチャネル中の規定された空間を伝播するBZ反応の解析

本研究では、マイクロチャネルにより規定された空間で起こるベルーゾフ・ジャボチンスキー反応(BZ反応)について、チャネルサイズ、形状依存性およびチャネルパターンによる伝播特性を、顕微分光法・マイクロ電気化学法を駆使して明らかにすることを目的とする。初年度は、BZ反応を行う場となる種々のチャネル幅、およびチャネル深さのマイグロチャネルの設計・作製を行い、実際にこれらマイクロメートルサイズの微小空間内でBZ反応が起こることを確認するとともに、化学振動がサイズ依存性を示すことを見出した。本年度は、その定量的評価を行うために、熱レンズ検出法を用いた微小吸光度測定を行った。反応系の濃度、特にフェロイン濃度の最適化を行った。これにより、熱レンズ信号の化学振動に伴う強度変化が大きくなり、振動信号からフーリエ変化して得られる振動周期を精度よく決定することができるようになった。その結果200μmまでのサイズにおいては振動周期は短路サイズに比例して大きくなること、KBrO_3に特に鋭敏に依存すること、およびチャネル内壁を疎水処理すると周期が約2倍となることがわかった。これらの結果より、微小空間で起こるBZ反応では、チャネル内壁へのKBrO_3局所濃度変が反応の切り替えを誘起し、その信号がチャネル内部に速やかに伝播し化学振動が起こると結論した。これは、内壁の比界面積が極端に大きくなる微小空間の特性を反映したものと考えられる。これを利用することにより、界面の微小変化を捉えるセンサー等への応用が考えられる。

本研究では、マイクロチャネルにより規定された空間で起こるベルーゾフ・ジャボチンスキー反応(BZ反応)について、チャネルサイズ、形状依存性およびチャネルパターンによる伝播特性を、顕微分光法・マイクロ電気化学法を駆使して明らかにすることを目的とする。初年度は、BZ反応を行う場となる種々のチャネル幅、およびチャネル深さのマイグロチャネルの設計・作製を行い、実際にこれらマイクロメートルサイズの微小空間内でBZ反応が起こることを確認するとともに、化学振動がサイズ依存性を示すことを見出した。本年度は、その定量的評価を行うために、熱レンズ検出法を用いた微小吸光度測定を行った。反応系の濃度、特にフェロイン濃度の最適化を行った。これにより、熱レンズ信号の化学振動に伴う強度変化が大きくなり、振動信号からフーリエ変化して得られる振動周期を精度よく決定することができるようになった。その結果200μmまでのサイズにおいては振動周期は短路サイズに比例して大きくなること、KBrO_3に特に鋭敏に依存すること、およびチャネル内壁を疎水処理すると周期が約2倍となることがわかった。これらの結果より、微小空間で起こるBZ反応では、チャネル内壁へのKBrO_3局所濃度変が反応の切り替えを誘起し、その信号がチャネル内部に速やかに伝播し化学振動が起こると結論した。これは、内壁の比界面積が極端に大きくなる微小空間の特性を反映したものと考えられる。これを利用することにより、界面の微小変化を捉えるセンサー等への応用が考えられる。