Translational Motion of Liquid Lubricants Tracked with Single Fluorophores

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本研究では固体に挟まれた潤滑油分子の並進運動を計測する。現在世界中で使われている潤滑油は、蒸気圧の低い炭化水素液体（ポリオレフィンなど）に微量（0.01-0.1%）の極性化合物（長鎖脂肪酸など）を溶解した溶液である。炭化水素液体(機械工学では基油とよぶ)に極性化合物(同じく添加剤)を加えると格段に滑りがよくなる経験則にもとづいて実用潤滑油が製造販売されている。微量の添加剤を加えても潤滑油の粘度は変化しない。にもかかわらず滑りがよくなるのはなぜか？　高校生が抱いても不思議のない問いに分子科学の視点から答えることが研究の目的である。機械工学と分子科学をつなぐ学際研究を進めるために大西洋(物理化学)・手老龍吾(生物物理)・平山朋子(機械工学)・松本拓也(有機化学)・天野健一(統計力学) からなる研究チームを組織し、それぞれが指導する大学院生に研究協力者として参画を求めた。2年次となる2022年度には(1)前年度までに計測した顕微鏡動画から蛍光単一分子による点発光を識別し、その数変化を定量的に再現するための数理モデルを複数構築した。(2)潤滑油(有機溶媒)に溶解する蛍光マーカー化合物としてこれまで使用してきたBODIPY系化合物は焼尽(励起光照射によって蛍光マーカー化合物が壊れてしまうこと)がおこりやすい欠点があった。焼尽しにくいスピロビフルオレン系化合物をチーム内で合成して蛍光顕微鏡による計測を進めた。（3）第53回（2022年秋季）応用物理学会において本チーム研究の成果「蛍光一分子観察法の固体-有機溶媒界面における分子挙動観察への応用」を筆頭著者として登壇口頭発表した松下結依（豊橋技術科学大学大学院生）が講演奨励賞を受賞した。受賞者本人の精進に加えて、水中生体膜の計測評価に使われてきた蛍光一分子観察を潤滑油研究に転用する本研究の挑戦性が肯定的に評価されたものと喜んでいる。