垂直サンドイッチセルにおける自発回転運動の解明

垂直夹层细胞自发旋转运动的阐明

基本信息

批准号：
21654052
负责人：
佐野正人
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

電荷コロイドが分散した水を、O-リングと2枚の平行平板電極で囲まれた空間に満たし、液が漏れないようにクリップで電極を挟む。典型的な大きさは、O-リングの直径20mm、厚さ1.0mm(よって電極間距離も1.0mm)である。電極が水平になるように設置して電気分解が起こるより高い直流電圧を印加すると、ベナール対流に似た六角セルを敷き詰めたようなパターン状にコロイド粒子が集合する。これは、電荷コロイド粒子が電気分解に伴うイオンの流れと相互作用して生じる水の電気対流により説明される。六角セルの一辺は電極間距離に等しく、1.0mmである。次に、電極が垂直になるように設置して同様の操作を行うと、同様のパターンが形成されるだけでなく、パターン全体がO-リング中心を基点として回転するのが観察された。さらに、回転運動は、垂線に対するクリップの取り付け位置とクリップの締め付け強度で支配されることが判明した。本研究では、その機構解明のため、個々の六角セル内の流動とパターン全体の回転運動の関係を顕微鏡を使って直接観察した。まず、墨汁とラテックス粒子を混合することで可視化に成功した。パターン上の3点を基準に取り、映像を回転座標系で取得した。よって、映像では全体の回転は無いように見える。解析の結果、セル内の流動は、電極表面に沿った流れと電極間(表面に垂直)の対流が組み合わさった3次元の流れになっていた。初期解析からは、表面に沿った流れは隣り合うセルで反対方向になっている様子が示唆されたが、全体の流動を確定するにはさらに多くのセルを同時に解析することが必要である。

电荷胶体分散的水被填充到一个被O形圈和两个平行板电极所包围的空间中，并将电极夹在夹子上，以防止液体泄漏。典型的尺寸为O形圈直径20毫米，厚度为1.0 mm（因此电极之间的距离也为1.0 mm）。当电极水平放置并施加较高的直流电压时，胶体颗粒以看起来像六角形细胞的模式聚集，类似于贝纳德对流。当带电的胶体颗粒与与电解相关的离子流相互作用时，发生的水的电转录可以解释。六边形电池的一侧等于电极之间的距离，为1.0 mm。接下来，当放置电极以使它们垂直并进行相同的操作时，不仅形成了类似的模式，而且观察到整个图案围绕O形圈的中心旋转为基点。此外，发现旋转运动由夹子附着位置相对于垂直线和夹子的夹紧强度控制。在这项研究中，为了阐明机制，我们直接观察到单个六边形细胞内的流量与使用显微镜的整个模式的旋转运动之间的关系。首先，通过混合墨水和乳胶颗粒成功可视化。根据图案上的三个点拍摄图像，并使用旋转坐标系获得。因此，图像似乎没有任何整体旋转。分析表明，细胞内的流量是三维流，将沿电极表面的流与电极之间的对流（垂直于表面）结合在一起。初始分析表明，沿着表面的流动在相邻的细胞中朝相反的方向，但是有必要同时分析更多的细胞以确定总体流动。