マイクロ流体デバイス内における流動現象解明と設計への応用

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今年度も引き続きマイクロ空間における3次元3成分の流速度分布計測システムの開発を行った。3次元2成分(x, y, z, u, v)に加え、3成分目の面外成分(w)が時間方向に運続する画像の相関係数の追跡により面外速度と相関係数の線形な関係があることをシミュレーションにより確認し、これを実際の実験に応用した。内径95μmのFEP樹脂(水と屈折率がほぼ同じ)製のマイクロチューブ内の流れを、1.0μmの蛍光粒子トレーサーと作動流体の水を用いて可視化した。面外成分の(w)を計測するため、マイクロチューブを10°傾けて実験を行った。結果、相関係数の変動から算出した面外成分(w)のプロファイルと理論解であるハーゲンポアズイユの式から得られる速度プロファイルに良好な一致が観測できた。よって、今回提案した相関係数変動追跡法(Correlation Tracking Method)がマイクロ空間の3次元速度計測に有効であることが確認された。また、昨年度までに開発されたマイクロ空間内での液/液界面を利用したフラーレンC_<60>結晶合成システムにおいて得られた、ロッド状のC_<60>単結晶の光学特性の解明を行った。単結晶をフォトルミネッセンス分光・ラマン分光を用いて測定した結果、マイクロ空間で合成されたC_<60>結晶の発光は貧溶媒分子であるアルコール分子の種類に強く依存し、これらが結晶格子中に混入していることに起因することが強く示唆された。今後、液/液界面を用いて金属ナノ粒子とのハイブリッド材料を合成することで光学特性をはじめとする新たな機能化への展望が開かれると考える。