生体類似機能を持った自律性組織の物理化学的設計

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これまでの研究成果は単滴の界面不安定性の研究が主だったが、今年度の研究成果は、物質移動系および界面反応系における複数液滴の協同現象、固体壁面での接触角変化を伴う油水界面自発運動、水性二相系における液滴運動、カチオン種により液々界面の不安定性が変化する系における電気化学測定と多岐にわたる。複数液滴においては液滴の立体配置、直線型および三角型により運動のモードが変化することが分かり、液滴間距離に非常に影響を受けやすいことが分かった。また、界面反応系では液滴の鉛直方向の振動モードが支配的になり、引き込みパターンが物質移動系とは異なることが分かった。固体壁面での接触角変化を伴う油水界面自発運動において、既存の液々系とは異なる物質を用いて新規の系を見つけ出した。従来の液々系では困難であった溶液中の各物質の界面不安定性に与える影響を、物質によりそれぞれ役割が異なることを実験的に示すことができた。水相に分配しやすい物質は液々界面を通じて移動し、界面にマランゴニ効果を多く発生することが分かり、油相に分配しやすい物質は油水固の三相接触面を通じて反応および移動が促進され、自発的な濡れ-脱濡れ現象が起こることが分かった。これらの実験結果は、各物質の役割が明確になったため、新たな系を設計する指標となりうる。マクロスケールの水性二相系において液滴が自発的な運動を発現する系を発見した。液滴周りに自発的に生じた対流が、液滴運動に大きく影響を及ぼしていることが分かった。界面不安定性を示す液々系において化学的に平衡にした後、サイクリックボルタンメトリーにより電流-電位特性を測定すると、流体力学的な特性がほとんど同じ系でも、系に含まれている金属イオン種により電気伝導度が大きく異なることが分かり、自然乳化などの界面不安定現象を示すことが分かった。