Translational Motion of Liquid Lubricants Tracked with Single Fluorophores

用单一荧光团追踪液体润滑剂的平移运动

• 批准号: 21K18935
• 负责人: 大西 洋
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18935/
• 关键词: トライボロジー; エネルギー散逸; 表面界面; その場観察; 蛍光顕微鏡; スピロビフルオレン; オペランド計測

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。

This study is to measure the movement of lubricant molecules in solids. In today's world, lubricating oils are dissolved in low carbon water solutions at high steam pressure and trace amounts (0.01-0.1%) of polar compounds (long-chain fatty acids). Carbonized water liquid (mechanical engineering base oil) polar compounds (the same as additives) added to the standard of lubrication oil production and marketing The viscosity of lubricating oil changes when trace additives are added.にもかかわらず滑りがよくなるのはなぜか？College students hold on to the incredible questions, the perspectives of molecular science, the answers, the goals of research. Mechanical Engineering and Molecular Science: Interacademic Research: Atlantic (Physical Chemistry), Tatsugo Tekuroyama (Biophysics), Tomoko Hirayama (Mechanical Engineering), Takuya Matsumoto (Organic Chemistry), Kenichi Amano (Statistical Mechanics): Research: Organization, Guidance, University Students: Research Collaborators: Participation In 2022, the previous year, the measurement of micro-mirror animation, the identification of light from a single molecule, the quantification of light, and the construction of complex numbers were carried out. (2)Lubricating oil (organic solvent) is used to dissolve light compounds. BODIPY compounds are burned out by excitation light irradiation. The synthesis and measurement of these compounds by optical microscopy (3) 53rd Session (Autumn, 2022) The author of the research results of the Institute of Applied Physics,"Application of solid-organic solvent interface detection by photo-molecular detection method", presented orally to the forum by Yuki Matsushita (a graduate student of Toyohashi University of Technology), and received an award for his speech. The recipient's own efforts to improve the evaluation of biological films in water have led to the development of a molecular investigation of lubricating oil.

项目成果

蛍光一分子観察法による金属-有機溶媒界面における分子挙動観察

使用荧光单分子观察观察金属-有机溶剂界面的分子行为

• 发表时间: 2023
• 作者: 松下結依; 手老龍吾; 山下直輝; 平山朋子; 天野健一; 松本拓也; 大西洋

神戸大学 理学研究科 化学専攻 大西研究室（中国語版）

神户大学理学研究科化学系大西研究室（中文版）

固体表面キャラクタリゼーション 機能性材料・ナノマテリアルのためのスペクトロスコピー

功能材料和纳米材料的固体表面表征光谱学

• 发表时间: 2022
• 作者: Takayoshi Hara;Hikaru Nakanishi;Nobuyuki Ichikuni;Shogo Shimazu;原孝佳，中西輝，一國伸之，島津省吾;山下弘巳／吉田寿雄／田中庸裕・編著
• 通讯作者: 山下弘巳／吉田寿雄／田中庸裕・編著

Peking University(中国)

北京大学（中国）

Fluorescence Single Molecule Observation Applied to the Interface between Organic Solvent and Solid Substrate

荧光单分子观察应用于有机溶剂与固体基质之间的界面

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Matsushita;S. Kubota;T. Matsumoto;K. Amano;T. Hirayama;H. Onishi and R. Tero
• 通讯作者: H. Onishi and R. Tero