ナノメータサイズのチャネルにおける流体挙動の解明

阐明纳米尺寸通道中的流体行为

• 批准号: 12875035
• 负责人: 松本 潔
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12875035/
• 关键词: ナノチャネル; 高速原子線; 圧力損失

平成13年度は、ハードウエアの製作プロセスを確立し、さらにナノチャネルを備えた実験装置を試作して、実際に流体を流して理論解析のデータと比較を行った。実験ハードウエアは、ガラスの基板上に作成した。基板上には、ナノチャネル部、導入チャネル部、圧力検出部が配置される。ナノチャネル部は、電子線描画装置を用いて幅数百nmのパタンを描き、高速原子線によるエッチングで深さ方向の加工を行った。導入チャネル部、圧力検出部の加工には、数μmの微細シリカ粒子をぶつけて加工を行うパウダービームを用いた。加工した基板とカバーガラスの接合は、表面を親水性処理をした後、フッ酸による接合を行った。実験装置では、基板外部に設置したシリンジポンプを用いてチャネルに流体を流した。圧力の測定は、基板上に液だめを設け、液だめのカバーが圧力により変形するときの歪みを検出した。圧力降下を防ぐため、この圧力検出部は基板上のナノチャネルの直前に設けてある。幅470nm、深さ170nm、長さ5μmのナノチャネルを500本平行に有する流路を作成し、さらに流量を10、20、30μl/hと変化させて特性評価を行った。30μl/hの流量時、1750kPaの圧力損失であった。理論計算による圧力損失はで515kPaであり、ほぼ3倍の値となった。本研究で、ナノチャネルの作成プロセスの確立を行うことが出来た。チャネル内の流動特性は、圧力損失のこの領域でのオーダーは判ったが、まだ理論値とは3倍程度の開きがある。これは、チャネルが小さくなったことによる壁面の濡れ性の影響、水のクラスターの影響によるものと考えられる。実験装置としては、ポンプ、センサなどが、微小流量を扱うのには最適なものとは言えない。特に流量の計測は難しく、微小流量を精密に計測するセンサの開発が必須である。

In 2013, the production of fluid was established, the production of fluid was prepared, and the test and comparison of fluid flow theory were carried out. It is made on the substrate of the company. On the substrate, there are three parts: the first part, the second part, and the third part. The electronic line drawing device is used for processing in the deep direction of the high-speed atomic line with a width of several hundred nm. In the process of introducing micro-particles and micro-particles of several microns, the pressure detection part is used for processing. Processing of substrate bonding, surface hydrophilic treatment, and bonding The device is set up on the outside of the substrate and the fluid flows through the substrate. Pressure measurement, liquid on the substrate, liquid on the substrate, pressure measurement, liquid on the substrate Pressure drop prevention, pressure detection part on the substrate before the start of the design. Amplitude 470nm, depth 170nm, length 5μm, flow path 500 μ l/h, flow rate 10 μ l/h, flow rate 30μl/h Pressure loss of 1750kPa at 30μl/h flow rate. Theoretical calculation of the pressure loss is 515kPa, 3 times the value. This study was conducted to establish the mechanism for the formation of a new type of computer. The flow characteristics in the ring are different from those in the field of pressure loss, and the theoretical value is 3 times higher. This is due to the influence of the wettability of the wall and the influence of the water. The best way to solve the problem is to use the device to solve the problem of small flow. Special flow measurement is difficult, small flow measurement is accurate, and the development of the system is necessary.

项目成果

石黒崇三, 他3名: "ナノチャネルにおける流路抵抗に関する研究"日本機械学会2000年度年次大会、機構論. No.00-1(II). 565-566 (2000)

Takazo Ishiguro 等 3 人：“纳米通道中的流动阻力研究”，日本机械工程师学会 2000 年年会，机制第 00-1(II) 号。

石黒崇三 他: "ナノチャネルにおける流路抵抗に関する研究"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集. No.00-1 Vol.II. 565-566 (2000)

Takazo Ishiguro 等人：“纳米通道中流动阻力的研究”日本机械工程师学会 2000 年年会论文集 No.00-1 Vol.II（2000 年）。