ナノ構造薄膜による空間的・時間的温度制御の実現とマイクロ流体駆動への展開

利用纳米结构薄膜实现空间和时间温度控制以及微流体驱动的发展

基本信息

批准号：
12J02362
负责人：
名村今日子
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

１、成果の具体的内容：２６年度は金ナノ粒子層／SiO2誘電体ナノコラム層／SiO2層／銀鏡面層を持つナノ構造薄膜の光熱変換を利用した流体駆動に関する研究を行った．薄膜上にレーザーを集光すると，そのレーザースポットはマイクロメートルスケールで位置を制御できる点熱源として利用できる．そこで，この熱源を使って流体駆動実験を行った．まず薄膜上に厚さ５０ μm の薄いセルを作製し，ポリスチレン球を分散させた水で満たした．レーザーを薄膜上に集光することで，セルの中に直径約５０ μm のマイクロバブルを発生させることに成功した．さらにそのマイクロバブル周辺でレーザーの照射位置を変化させたところ，バブルのまわりに mm/s オーダーの速さの急激なマランゴニ対流が発生した．このマランゴニ対流は２つの回転流を伴い，バブルと発熱位置との関係によって流れの様子を様々に制御できることがわかった．また発生する回転流は，粒子の収集，配列，分離など様々な用途に有用であることがわかった．この結果はApplied Physics Lettersから論文として発表し，各週の注目論文としてEditor’s picksに選出された．２、意義と重要性：本研究はナノ構造薄膜の光学的・熱的特性を利用して，マイクロメートルスケールのフレキシブルな温度勾配制御を可能にした．さらに実際に温度勾配を使って mm/s オーダーの実用的な速さの流れを実験的に得ることに成功した．特に本研究でその有用性が明らかになったマランゴニ回転流は，ただ流体を駆動するだけでなく，粒子の収集や大きさによる分離など様々な機能を実現できることがわかった．本研究の結果はナノ構造薄膜の光熱変換特性を使って，熱によるマイクロ流体駆動の実用性を示したという点で重要である．

1。结果的具体细节：在2014财年，我们使用具有金纳米颗粒层的纳米结构薄膜的光热转化进行了研究，SIO2介电纳米颜色层，SIO2层和银镜层。当激光集中在薄膜上时，激光点可以用作可以在微米尺度上控制其位置的点热源。因此，我们使用此热源进行了一个流体驱动实验。首先，在薄膜上制造了一个厚度为50μm的薄细胞，并充满了聚苯乙烯球的水。通过将激光聚焦在薄膜上，我们成功地产生了细胞直径约50μm的微泡。此外，当激光辐照位置在微泡周围改变时，在mm/s的气泡周围发生了突然的marangoni对流。发现Marangoni对流涉及两个旋转流，并且可以根据气泡和热产生位置之间的关系来以各种方式控制流量。还发现，生成的旋转电流可用于多种应用，例如收集，布置和分离颗粒。这些结果是通过应用物理信件作为论文发表的，并被选为每周突出显示的纸作为编辑的选秀。 2。意义和重要性：这项研究利用纳米结构薄膜的光学和热性能来实现千分尺尺度上的柔性温度梯度控制。此外，我们已经成功地实验了使用温度梯度在mm/s的顺序上获得实用速度流。特别是，发现Marangoni的旋转流在这项研究中很有用，不仅可以驱动流体，而且还可以实现各种功能，例如粒子收集和按大小分离。这项研究的结果很重要，因为它们证明了使用纳米结构薄膜的光热转化性能通过热驱动的实用性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Enhancement of photoacoustic emission from self-supported plasmonic multilayers

自支撑等离子体多层膜的光声发射增强

DOI：
10.1063/1.4890028
发表时间：
2014
期刊：
Journal of Applied Physics
影响因子：
3.2
作者：
K. Namura;K. Nakajima;K. Kimura;and M. Suzuki
通讯作者：
and M. Suzuki

Fluid Manipulation by Thermoplasmonic Properties of Au/SiO_2 Heterostructured Nanorods Array

利用Au/SiO_2异质结构纳米棒阵列的热等离激元特性操控流体

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Namura;M. Suzuki;K. Nakajima;K. Kimura
通讯作者：
K. Kimura

Thermoplasmonic control of Marangoni flow around a micro bubble

微泡周围马兰戈尼流的热等离子控制

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kyoko Namura;Kaoru Nakajima;Kenji Kimura;Motofumi Suzuki
通讯作者：
Motofumi Suzuki

金ナノ粒子の光熱変換によるマイクロ流体駆動

利用金纳米粒子光热转换的微流体驱动

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Namura;K. Nakajima;K. Kimura;M. Suzuki;名村今日子，中嶋薫，木村健二，鈴木基史
通讯作者：
名村今日子，中嶋薫，木村健二，鈴木基史

Improvement of photoacoustic emission from Au nanoparticles

Au 纳米颗粒光声发射的改进

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Namura;M. Suzuki;K. Nakajima;K. Kimura;Kyoko Namura;名村今日子
通讯作者：
名村今日子

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发表时间：
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期刊：
影响因子：
0
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通讯作者：
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DOI：
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0
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通讯作者：
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通讯作者：
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通讯作者：
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发表时间：
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通讯作者：
吉村義隆，山岸明彦，宮川厚夫，今井栄一，佐々木聰，三田肇，小林憲正，癸生川陽子，佐藤尚人，佐藤毅彦，塩谷圭吾，藤田和央，臼井寛裕