選択的分子拡散輸送を実現するナノスケール粒子の多機能化に関する研究

纳米粒子多功能化实现选择性分子扩散输运研究

• 批准号: 14702030
• 负责人: 佐藤 洋平
• 金额: $ 19.55万
• 依托单位: Keio University (2003-2004)National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2002)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14702030/
• 关键词: マイクロスケール混相熱流体; ナノスケール粒子; マイクロTAS; ナノスケール計測; エバネッセント光; 界面動電駆動流; 電気二重層; 壁面ゼータ電位; 選択的コントロール; 電気化学; pH; ゼータ電位; 脱プロトン反応; 選択的分子拡散輸送; 分子タッギング; 化学反応界面; マイクロレンズアレイ; かご化染料

分析化学分野における最先端のマイクロTASの性能を飛躍的に向上させ,新たな機能を創製するためには,マイクロチャネル内の流体(液体,特に緩衝液)中に存在する分子及び分子クラスターを,選択的にコントロール可能とする技術が必要不可欠である.最終年度では,選択的コントロールを直接的に支配する壁面・緩衝液界面に形成されるイオン層,即ち,電気二重層の時空間構造の解明を目的として,ナノスケール流体計測技術の開発を行った.レーザ光をプリズムを用いて,マイクロチャネルを形成する石英ガラスに導入し,ガラス壁面内において全反射を繰り返すことにより,界面近傍に厚さ88ナノメートルのエバネッセント光を発生させる計測システムを確立した.緩衝液中には,プラスイオンを発生させる蛍光色素を混入し,イオン濃度に応じて界面近傍に形成される電気二重層厚さが変化することから,蛍光色素からの蛍光強度と電気二重層厚さとの関係式を密閉セルを用いて求めた.マイクロTASでは,薬品や緩衝液は電界によって駆動されることから,マイクロチャネル内では電気浸透流が支配的となる.本研究では,世界で初めて,電気浸透流が支配的な流れ場における,電気二重層厚さの時空間分布の計測を行い,イオンの挙動を明らかにした.本年度の研究成果により,緩衝液中のイオン挙動が実験的に明らかにされ,従来の電気二重層に関する理論の検証,または新たな理論構築が期待される.更に,マイクロTASにおける化学反応効率は,数桁向上することが期待され,次世代マイクロ熱流体デバイスの開発に直接寄与することが可能となる.

Analytical chemistry eset に お け る most apex の マ イ ク ロ TAS の performance を leap upward に さ せ, new た な function を created す る た め に は, マ イ ク ロ チ ャ ネ ル の fluid (liquid, に buffer) existed in に す る molecules and molecular ク び ラ ス タ ー を, sentaku of に コ ン ト ロ ー ル may と す が る technology need not owe で あ る. Final year で は, sentaku コ ン ト ロ ー ル を direct に dominate す る wall, buffer interface に さ れ る イ オ ン layer, namely ち, electrical double layer の 気 space structure の interpret を purpose と し て, ナ ノ ス ケ ー ル fluid measuring technology の open 発 を line っ た. レ ー ザ light を プ リ ズ ム を with い て, マ イ ク ロ チ ャ ネ ル を form す る quartz ガ ラ ス に import し, ガ ラ ス wall inside に お い て total reflection を Qiao り return す こ と に よ り, interface nearly alongside に thick さ 88 ナ ノ メ ー ト ル の エ バ ネ ッ セ ン ト light を 発 raw さ せ る measuring シ ス テ ム を establish し た. Buffer in に は, プ ラ ス イ オ ン を 発 raw さ せ る 蛍 photopigment を mixed with し, イ オ ン concentration に 応 じ て interface nearly alongside に さ れ る electric 気 double layer thick さ が variations change す る こ と か ら, 蛍 photopigment か ら の 蛍 light intensity と electric 気 double layer thick さ と の masato system type を airtight セ ル を with い て o め た. マ イ ク ロ TAS で は, 薬 product や buffer は electricity industry Youdaoplaceholder0 is driven by される と と ら ら, and the で で electrical permeation current が governs となる within the で ロチャネ ロチャネ ロチャネ. This study で は, the early で め て, electric 気 saturated flow dominated が な れ field に お け る, electric double layer on 気 thick さ の spatial distribution の when measuring を い, イ オ ン の 挙 dynamic を Ming ら か に し た. Research achievements this year の に よ り, buffer in の イ オ ン 挙 dynamic が be 験 に Ming ら か に さ れ, 従 to の electric double layer に 気 masato す る theory の 検 card, ま た は new た な theory to construct が expect さ れ る. More に マ イ ク ロ TAS に お け る chemical anti 応 は working rate, number of girder up す る こ と が expect さ れ, next generation マ イ ク ロ thermal fluid デ バ イ ス の open 発 に directly with す る こ と が may と な る.

项目成果

On Investigation of Micro and Nano Structure of Electrokinetically Driven Flow

动电驱动流微纳结构研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: First International Symposium on Micro & Nano-scale Sensing Techniques for Energy and Bio System 1
• 作者: Y.Kazoe;Y.Sato;Y.Sato
• 通讯作者: Y.Sato

佐藤洋平, 菱田公一, 前田昌信: "マイクロチャネルにおける熱流動構造"第52回理論応用力学講演会論文集. 429-430 (2003)

Yohei Sato、Koichi Hishida、Masanobu Maeda：“微通道中的热流体结构”第 52 届理论与应用力学会议论文集 429-430 (2003)。

Interactions between Electrolyte-Glass Interface and Motion of Submicron Particles Obtained from Evanescent Wave Illumination

电解质-玻璃界面与从倏逝波照明获得的亚微米颗粒运动之间的相互作用

• 发表时间: 2004
• 期刊: 5th International Conference on Multiphase Flow (CD-ROM)
• 作者: K.Saiki;M.Ichiyanagi;Y.Sato
• 通讯作者: Y.Sato

S.Devasenathipathy, J.G.Santiago, T.Yamamoto, Y.Sato, K.Hishida: "Electrokinetic Particle Separation"Micro Total Analysis Systems 2003. 1. 845-848 (2003)

S.Devasenathipathy、J.G.Santiago、T.Yamamoto、Y.Sato、K.Hishida：“电动粒子分离”微型全分析系统 2003. 1. 845-848 (2003)

Y.Sato, K.Hishida, M.Maeda: "Quantitative Measurement and Control of Electrokinetically Driven Flow in Microspace"Micro Total Analysis Systmes 2002. 1. 512-514 (2002)

Y.Sato、K.Hishida、M.Maeda：“微空间中动电驱动流的定量测量和控制”微型全分析系统 2002. 1. 512-514 (2002)