固液界面ナノバブル周辺の分子間力分布計測を基盤とする新たな界面工学への挑戦

基于固液界面纳米气泡周围分子间力分布测量的界面工程新挑战

基本信息

  • 批准号:
    18J11880
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.22万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2018-04-25 至 2020-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本年度は昨年度に引き続き、従来の方式よりはるかに高感度な周波数変調型原子間力顕微鏡(FM-AFM)を用いて高配向性グラファイト(HOPG)-純水界面に存在する気相の高分解能イメージングを行った。探針の濡れ性や振動振幅を最適化することで、マイクロパンケーキと呼ばれる数 nmの均一な厚みを持つ気相に加えて、従来の計測手法では観察できなかった気体分子の吸着層を観察することができた。また、気体分子の吸着層には基板表面の結晶構造に影響を受けて整列する整列層とその上を覆うように存在する非整列層の2種類が存在することが明らかになった。非整列層の上に現れたマイクロパンケーキは探針の動きに沿って移動するが、その可動性は非整列層の縁で制限されることがわかった。この結果は、吸着気体分子層がHOPG表面にナノスケールの凹凸を作ることでピニングを引き起こし、現行の安定性理論の鍵であるにも関わらず未だ全く解明されていない界面ナノバブルの強いピニングの起源となり得ることを示す重要な知見である。並行して、微小振動するAFM探針をz・x方向に走査した際の共振周波数の変化を記録する分子間力分布計測を行うことで、固液界面近傍の2次元周波数シフトカーブを得た。吸着気体分子層がない界面では水和構造(固体表面近傍にのみ現れる水分子密度が垂直方向へ周期的に変化する構造)の水分子密度に由来する周波数シフトが観察された一方、吸着気体分子層がある場合はその気体分子密度に由来する周波数シフトが観察された。得られた周波数シフトカーブを比較した結果、吸着気体分子層の各層は水和構造内の水分子が疎な領域に位置し、水分子が密な領域(水和層)に挟まれるように存在していることが示唆された。これらの研究成果は界面ナノバブルの物理のみならず疎水性相互作用に代表されるナノスケールの界面現象の根本的理解に資すると考えられる。
This year's annual に は yesterday quoted き 続 き, 従 の way よ り は る か に な cycle for Gao Gan degrees - adjustable type interatomic force 顕 micro mirror (FM - AFM) を with い て with high tropism グ ラ フ ァ イ ト (HOPG) - water interface に exist す る 気 phase の high decomposition can イ メ ー ジ ン グ を line っ た. Probe の れ sex speech &drama や optimal vibration amplitude を す る こ と で, マ イ ク ロ パ ン ケ ー キ と shout ば れ る several nm の な uniformly thick み を hold つ 気 phase に plus え て, 従 の measuring technique で は 観 examine で き な か っ た 気 body molecular の sorption layer を 観 examine す る こ と が で き た. ま た, 気 molecular の sorption layer に の は substrate surface crystal structure に を by け て whole column す る whole column layer と そ の を cover on う よ う に exist す る non-integral の column layer 2 types が す る こ と が Ming ら か に な っ た. The whole column layer on の に れ た マ イ ク ロ パ ン ケ ー キ は probe の dynamic き に along っ て mobile す る が, そ の mobility は non-integral column layer の try the limitations で さ れ る こ と が わ か っ た. こ の results は, sorption 気 body molecular layer が HOPG surface に ナ ノ ス ケ ー ル の is concave and convex を as る こ と で ピ ニ ン グ を lead き up こ し, current の stability theory の key で あ る に も masato わ ら ず だ く all not interpret さ れ て い な い interface ナ ノ バ ブ ル の strong い ピ ニ ン グ の origin と な り have る こ と を shown important な know see で す あ る. Parallel し て, tiny vibration す る AFM probe を z, x direction に walkthrough し た interstate の resonance frequency count の variations change を record す る intermolecular force distribution measuring line を う こ と で, solid-liquid interface near alongside の 2 dimensional cycle for シ フ ト カ ー ブ を た. Sorption 気 body molecular layer が な い interface で は structure and water (solid surface near alongside に の み now れ る water molecules density が vertical に へ cycle - the す る structure) density の water molecules に origin す る cycle for シ フ ト が 観 examine さ れ た side, smoking a 気 body molecular layer が あ る occasions は そ の 気 molecular density に origin す る cycle for シ フ ト が 観 examine さ れ た. Have ら れ た cycle for シ フ ト カ ー ブ を compare し た results, sorption の 気 body molecular layer は の water molecule in water and tectonic が 疎 に な field position し が dense な field, water molecules (water) and layer に carry ま れ る よ う に exist し て い る こ と が in stopping さ れ た. こ れ ら の research は interface ナ ノ バ ブ ル の physical の み な ら ず 疎 water-based interaction に representative さ れ る ナ ノ ス ケ ー ル の the understanding of the phenomena of interface の に endowment す る と exam え ら れ る.

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)
Adsorbed gas layers limit the mobility of micropancakes
  • DOI:
    10.1063/1.5113810
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    H. Teshima;Y. Takata;Koji Takahashi
  • 通讯作者:
    H. Teshima;Y. Takata;Koji Takahashi
ウォータールー大学(カナダ)
滑铁卢大学(加拿大)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Mobility of micropancakes on adsorbed gas layers
微煎饼在吸附气体层上的迁移率
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hideaki Teshima;Naoto Nakamura;Yasuyuki Takata;Koji Takahashi
  • 通讯作者:
    Koji Takahashi
INFLUENCE OF SURFACE WETTABILITY AND NANOSTRUCTURE ON THE GENERATION OF INTERFACIAL NANOBUBBLES
表面润湿性和纳米结构对界面纳米气泡生成的影响
Generation of Interfacial Nanobubbles Controlled by Surface Wettability
表面润湿性控制界面纳米气泡的产生
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hideaki TESHIMA;Takashi NISHIYAMA;Yasuyuki TAKATA;Koji TAKAHASHI
  • 通讯作者:
    Koji TAKAHASHI
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

手嶋 秀彰其他文献

親水-撥水複合面が固液界面ナノバブルの生成に与える影響
亲水-疏水复合表面对固液界面纳米气泡生成的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    手嶋 秀彰;西山 貴史;高田 保之;高橋 厚史
  • 通讯作者:
    高橋 厚史
オングストロームスケールの表面不均一によるナノ液滴の三相界線ピニング
由于埃级表面不均匀性而导致纳米液滴的三相边界钉扎
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    平間 裕大;手嶋 秀彰;高橋 厚史
  • 通讯作者:
    高橋 厚史
界面ナノバブルの接触角の密度依存性に関する分子動力学解析
界面纳米气泡接触角密度依赖性的分子动力学分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    手嶋 秀彰;楠戸 宏城;Bistafa Carlos;山口 康隆
  • 通讯作者:
    山口 康隆
固液界面ナノバブルの界面張力の定量化
固液界面纳米气泡界面张力的定量
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    手嶋 秀彰;楠戸 宏城;Bistafa Carlos;山口 康隆
  • 通讯作者:
    山口 康隆
界面ナノバブルの界面張力の密度依存性に関する分子動力学解析
界面纳米气泡界面张力密度依赖性的分子动力学分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    手嶋 秀彰;楠戸 宏城;Bistafa Carlos;山口 康隆
  • 通讯作者:
    山口 康隆

手嶋 秀彰的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('手嶋 秀彰', 18)}}的其他基金

固液界面の多様なナノ性状の計測プラットフォーム構築と分子的描像の解明
固液界面各种纳米性质测量平台的构建及其分子图谱的阐明
  • 批准号:
    24K00822
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 1.22万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Elucidation of the physics of solid-liquid-gas three-phase contact line near structures through the integration of nanoscale interfacial technologies
通过纳米级界面技术的集成阐明结构附近固-液-气三相接触线的物理性质
  • 批准号:
    22KK0249
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.22万
  • 项目类别:
    Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
表面電荷密度マッピングが切り拓く相界面ナノフルイディクス
通过表面电荷密度映射开辟相界面纳米流体
  • 批准号:
    22K14193
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 1.22万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
固気液三相界線の物理機構解明のための分子スケール融合型研究
分子尺度集成研究阐明固-气-液三相边界物理机制
  • 批准号:
    20J01307
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 1.22万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了