テクスチャー表面の濡れの印象派物理学

• Project/Area Number: 15J10394
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biological physics/Chemical physics/Soft matter physics
• Research Institution: Ochanomizu University
• Principal Investigator: 谷 茉莉 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,170,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: テクスチャー表面 / 濡れ / 浸透現象 / スケーリング法則 / 液滴の融合 / 液滴形状 / 弾性体

Outline of Annual Research Achievements

表面の濡れ性（親水性・撥水性）制御や少量液体の輸送は、我々の日常生活に身近であると同時に、産業・応用面からも関心の高い問題である。特に、近年の微細加工技術の進歩により、微細加工表面（テクスチャー表面）の濡れは、国際的にホットなトピックスとなっている。本研究の目的は、液体に濡れ及び関連現象の物理的本質を、“印象派物理学”の精神でシンプルな実験と理論から包括的・系統的に理解することであった。
本年度は、微細加工表面への浸透現象について前年度までに筆頭著者として発表した2報の論文（“フナムシの脚とその模倣表面への浸透現象”および“open-capillary(開毛管)への浸透現象”）の内容を、国際会議で発表、参加者と有意義な議論を行った。
また、撥水性テクスチャー表面上の水滴の振動による形状変化について実験を進め、水滴の最終形状は振動起因の慣性力により整理されることがわかった。高電場下における擬2次元セル中の液中液滴の融合・非融合（液滴と液相界面が一度融合後、再び分離する現象）についても、自己相似性および動力学について解析を進めた。以上、2つの研究に対し、現在投稿論文準備中である。
さらに、切り紙構造からのアプローチにより、弾性基板上に微小な架け橋構造を作製、同表面での液滴形状を調べた。本研究に対し、国内外の会議で発表、論文を投稿した（平成29年4月6日付でApplied Physics Lettersに掲載決定）。
また、本年度は当該研究者が多くいるフランスにも滞在し、関連現象に対して“印象派物理学”の精神でシンプルな実験と理論から研究を行った。より具体的には、潤滑化された弾性体チューブ内で球の引きずり抵抗を測定、潤滑膜内での粘性抵抗が支配的である領域を発見した。この研究について国際会議で発表した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ESPCI/PMMH(フランス)
• [Journal Article] Micro arch-bridge structured surface fabricated by kirigami-on-elastomer approach for liquid-dependent iso/anisotropic wetting (2017)
  • Author(s): Atsushi Takei, Mayuko Murano, Marie Tani, Hiroyuki Fujita and Ko Okumura
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 110 Issue: 16 Pages: 161602-161602
  • DOI: 10.1063/1.4981255
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Towards combinatorial mixing devices without any pumps by open-capillary channels: fundamentals and applications (2015)
  • Author(s): Marie Tani, Ryuji Kawano, Koki Kamiya, and Ko Okumura
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5, 10263 Issue: 1
  • DOI: 10.1038/srep10263
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Motion of a rigid sphere through an elastic tube with a lubrication film (2017)
  • Author(s): Marie Tani, Thomas Cambau, Jose Bico and Etienne Reyssat
  • Organizer: American Physical Society March Meeting 2017
  • Place of Presentation: New Orleans(USA)
  • Year and Date: 2017-03-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Motion of a sphere inside a flexible lubricated tube (2017)
  • Author(s): Marie Tani, Thomas Cambau, Jose Bico and Etienne Reyssat
  • Organizer: journees de physique statistique 2017
  • Place of Presentation: Paris(FRANCE)
  • Year and Date: 2017-01-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Thin film partially attached onto elastomer substrate for three-dimensional microstructure (2017)
  • Author(s): Atsushi Takei, Mayuko Murano, Marie Tani, Hiroyuki Fujita and Ko Okumura
  • Organizer: The 30th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2017)
  • Place of Presentation: Las Vegas (USA)
  • Year and Date: 2017-01-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Imbibition of Micro-patterned Surfaces (2016)
  • Author(s): Marie Tani and Ko Okumura
  • Organizer: LIQUIDS @ INTERFACES
  • Place of Presentation: Paris(FRANCE)
  • Year and Date: 2016-10-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 弾性基板上の微小架け橋構造:切り紙構造からのアプローチ (2016)
  • Author(s): 武居 淳, 村野 真由子、谷 茉莉、藤田 博之、奥村 剛
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（角間キャンパス）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] 弾性基板上の微小架け橋構造：切り紙構造からのアプローチ (2016)
  • Author(s): 武居 淳, 村野 真由子、谷 茉莉、藤田 博之、奥村 剛
  • Organizer: 平成28年度未踏科学サマー道場
  • Place of Presentation: 東京大学フューチャーセンター
  • Year and Date: 2016-08-17
• [Presentation] 微細加工表面での液滴形状変化 (2016)
  • Author(s): 谷茉莉、奥村剛
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 弾性基板上の微小架け橋構造：切り紙構造からのアプローチ (2016)
  • Author(s): 武居 淳, 村野 真由子、谷 茉莉、藤田 博之、奥村 剛
  • Organizer: 第15回関東ソフトマター
  • Place of Presentation: 首都大学東京（南大沢キャンパス）
• [Presentation] Imbibition of ''Open Capillary'': Fundamentals and Applications (2015)
  • Author(s): Marie Tani, Ryuji Kawano, Koki Kamiya, and Ko Okumura
  • Organizer: 68th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
  • Place of Presentation: ボストン（アメリカ）
  • Year and Date: 2015-11-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 微細加工表面の濡れ (2015)
  • Author(s): 谷茉莉
  • Organizer: 旭川医科大化学教室 第17回L&Mセミナー
  • Place of Presentation: 旭川医科大（北海道・旭川市）
  • Year and Date: 2015-10-29
  • Invited
• [Presentation] Physical Approach to Capillary Rise on Legs of a Small Animal (2015)
  • Author(s): Marie Tani
  • Organizer: International Workshop on Bionic Engineering (IWBE2015)
  • Place of Presentation: 北京（中国）
  • Year and Date: 2015-10-14
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 微細加工表面での濡れ転移Ⅲ (2015)
  • Author(s): 谷茉莉、奥村剛
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] 微細加工表面での濡れ転移 (2015)
  • Author(s): 谷茉莉、奥村剛
  • Organizer: 第14回関東ソフトマター研究会
  • Place of Presentation: 慶應大学（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2015-08-08
• [Presentation] 微細加工表面と濡れ・浸透 (2015)
  • Author(s): 谷茉莉
  • Organizer: 首都大ソフトマター研（栗田研）セミナー
  • Place of Presentation: 首都大（東京都・八王子市）
  • Year and Date: 2015-05-14
  • Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] ブレード複合型開放流路装置およびその接合体 (2015)
  • Inventor(s): 谷茉莉、石井大佑、針山孝彦、下村政嗣、奥村剛
  • Industrial Property Rights Holder: 谷茉莉、石井大佑、針山孝彦、下村政嗣、奥村剛
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2015-04-22
  • Overseas