• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

ナノチャネルにおける極性イオン多変量イメージング法と連動した電気二重層選択的制御

Research Project

Project/Area Number 17686017
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

佐藤 洋平  Keio University, 理工学部, 准教授 (00344127)

Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥29,250,000 (Direct Cost: ¥22,500,000、Indirect Cost: ¥6,750,000)
Fiscal Year 2007: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2006: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
Fiscal Year 2005: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000)
Keywordsマイクロ・ナノスケール / 電気二重層 / 壁面ゼータ電位 / 極性イオン / ナノLIF法 / ナノPIV / エバネッセント波 / 蛍光色素 / ナノスケール / マイクロチャネル / レーザ誘起蛍光法 / レーザー放射圧 / ゼータ電位 / Gouy-Chapmanモデル / Debye-Huckel近似
Research Abstract

次世代のマイクロ・ナノ流体デバイスにおける革新的な機能創製の鍵を握るのは,マイクロ・ナノチャネル壁面極近傍に形成される極性イオンの層,即ち,電気二重層(あるいは壁面ゼータ電位)の選択的制御である.本研究では壁面ゼータ電位時空間分布センシングを可能とするナノスケール・レーザ誘起蛍光(ナノLIF)法,および壁面ゼータ電位選択的制御技術の開発し,ナノスケール流動現象の解明を行った.緩衝液中にてイオン化する蛍光色素,およびチャネル壁面極近傍のみを励起可能とするエバネッセント波に基づいたナノLIF法により,チャネル内緩衝液中のイオン挙動に応じた壁面ゼータ電位時空間構造の解明を行った.イオンの対流および拡散によりゼータ電位形成過程の違いを流体力学的観点に基づいて解明を行った.この実験結果に基づいて,チャネル壁面に単分子膜による化学表面修飾を施し,壁面ゼータ電位を変化させ,チャネル内電気浸透流流動構造制御を行った.電気二重層形成過程の過渡特性を実験的に明らかにした上で,表面修飾パターンを数値シミュレーションによって最適化を行うことにより,選択的に壁面ゼータ電位(あるいは電気二重層厚さ)の制御が可能となり,電気浸透流によるマイクロ・ナノ空間混合促進等の性能の劇的な向上が可能であることが示唆された.マイクロ・ナノチャネル壁面ゼータ電位制御により,チャネル内緩衝液中のイオン挙動制御,そしてバルク流動構造制御が可能となった.

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Journal Article] Effect of ion motion on zeta-potential distribution at microchannel wall obtained from nanoscale laser-induced fluorescence2007

    • Author(s)
      Yutaka Kazoe & Yohei Sato
    • Journal Title

      Analytical Chemistry 79

      Pages: 6727-6733

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Measurement of zeta-potential at microchannel wall by a nanoscalelaser induced fluorescence imaging2007

    • Author(s)
      Yutaka Kazoe & Yohei Sato
    • Journal Title

      Journal of Fluid Science and Technology 2

      Pages: 429-440

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optically sliced measurement of velocity and pH distribution in microchannel2007

    • Author(s)
      Mitsuhisa Ichiyanagi, Yohe Sato & Koichi Hishida
    • Journal Title

      Experiments in Fluid 43

      Pages: 425-435

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ナノ・レーザ誘起蛍光法によるマイクロチャネル壁面ゼータ電位計測2006

    • Author(s)
      嘉副裕, 佐藤洋平
    • Journal Title

      日本機械学会論文集B編 第72巻722号

      Pages: 2457-2464

    • NAID

      110004837207

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Nanoscale laser induced fluorescence imaging of zeta-potential affected by ion motion in microchannel2006

    • Author(s)
      Yutaka Kazoe, Yohei Sato
    • Journal Title

      Micro Total Analysis Systems 2006 Vol. 1

      Pages: 101-103

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Continuous particle manipulation in microchannel using laser radiation pressure2006

    • Author(s)
      Takatsugu Moriya, Koichiro Saiki, Yohei Sato
    • Journal Title

      Micro Total Analysis Systems 2006 Vol. 1

      Pages: 906-908

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] エバネッセント分子タッギング法によるマイクロチャネル壁面極近傍イオン拡散現象の解明2006

    • Author(s)
      中村翼, 福村公基, 一柳満久, 佐藤洋平
    • Journal Title

      日本機械学会熱工学コンファレンス講演論文集

      Pages: 3-4

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 界面動電駆動流における電気二重層形成とサブミクロン粒子挙動の相互作用2006

    • Author(s)
      川本裕一郎, 佐藤洋平
    • Journal Title

      日本流体力学会年会2006 (CD-ROM)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Nano-LIF imaging of zeta-potential distribution in microchannel2006

    • Author(s)
      Yutaka Kazoe, Yohei Sato
    • Journal Title

      13th Int. Symp. on Appl. of Laser Tech. Fluid Mech. (CD-ROM)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Selective separation technique of specific protein using microfluidic device2005

    • Author(s)
      Saiki, K., Sato, Y.
    • Journal Title

      19th International Symposium on Microscale Bioseparations

      Pages: 64-64

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electrokinetic migration of submicron particles in microchannel2005

    • Author(s)
      Kazoe, Y., Sato, Y.
    • Journal Title

      19th International Symposium on Microscale Bioseparations

      Pages: 69-69

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 界面動電現象を用いたタンパク質連続抽出技術に関する研究2005

    • Author(s)
      斉木康一郎, 佐藤洋平
    • Journal Title

      第11回化学とマイクロ・ナノシステム研究会予稿集

      Pages: 36-36

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] マイクロPIVを用いたコロイド粒子ゼータ電位簡易計測法2005

    • Author(s)
      福村公基, 一柳満久, 嘉福裕, 斉木康一郎, 佐藤洋平
    • Journal Title

      日本機械学会熱工学コンファレンス2005講演論文集

      Pages: 223-224

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] マイクロチャネル内イオン拡散による電気二重層時空間構造2005

    • Author(s)
      嘉福裕, 佐藤洋平
    • Journal Title

      日本機械学会熱工学コンファレンス2005論文集

      Pages: 231-232

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] レーザ放射圧によるマイクロ空間選択的物質輸送技術2005

    • Author(s)
      斉木康一郎, 佐藤洋平
    • Journal Title

      日本機械学会熱工学コンファレンス2005論文集

      Pages: 243-244

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] Micro optical stirrer for niixing in microchannel flow2007

    • Author(s)
      Takatsugu Moriya &Yohei Sato
    • Organizer
      Micro Total Analysis Systems 2007
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      2007-10-10
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Simultaneous measurements of near-wall velocity and wall zeta-potentialby evanescent wave illumination2007

    • Author(s)
      Shu Miyakawa, Yutaka Kazoe &Yohei Sato
    • Organizer
      Micro Total Analysis Systems 2007
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      2007-10-10
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Structure of electroosmotic microcharmel flow affected by nonuniforwall zeta-potential2007

    • Author(s)
      Yutaka Kazoe, Norihisa Miki & Yohei Sato
    • Organizer
      Micro Total Analysis Systems 2007
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      2007-10-09
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 固液界面極近傍流動計測によるイオン分子拡散の影響2007

    • Author(s)
      中村 翼, 佐藤 洋平
    • Organizer
      日本流体力学会年会2007
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2007-08-08
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 微小粒子群の攪拌・混合を実現するマイクロ光スターラーの開発2007

    • Author(s)
      守屋 孝胤, 佐藤 洋平
    • Organizer
      第15回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2007-05-25
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロチャネル壁面極近傍速度およびゼータ電位同時計測法の開発2007

    • Author(s)
      宮川 修, 嘉副 裕, 佐藤 洋平
    • Organizer
      第44回日本伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      長崎
    • Year and Date
      2007-05-23
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 全反射試料照明装置及び照明方法2007

    • Inventor(s)
      佐藤洋平, 嘉副裕
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人慶應義塾
    • Filing Date
      2007-04-05
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光学的物質操作装置2006

    • Inventor(s)
      佐藤洋平, 斉木康一郎
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人慶應義塾
    • Industrial Property Number
      2006-142315
    • Filing Date
      2006
    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 全反射試料照明装置及び照明方法2005

    • Inventor(s)
      佐藤洋平, 嘉福裕
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人慶應義塾
    • Industrial Property Number
      2005-275626
    • Filing Date
      2005-09-22
    • Related Report
      2005 Annual Research Report

URL: 

Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi