Controlling flow fields on a nanometric scale via plasmonic heating of gold nanoparticles
| Project/Area Number |
18K13688
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 19010:Fluid engineering-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
Setoura Kenji 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (90804089)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 局在プラズモン / 金ナノ粒子 / 熱プラズモニクス / 光熱変換 / 熱対流 / 熱泳動 / 光ピンセット / オプトフルイディクス / レーザー加熱 / マイクロ流体デバイス |
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| Outline of Final Research Achievements |
The present study aims to control flow fields on a nanometric scale by creating temperature, pressure, and surface tension gradients via optical heating of gold nanoparticles. The experimental and numerical results demonstrated that the flow field on a sub-micron scale can be controlled with Marangoni convection driven by the surface tension gradient on a nanobubble around the heated gold nanoparticle. Besides, it has been found that thermophoresis, temperature-gradient-induced migration of tiny objects, is one of the most efficient methods for transporting and sorting metal nanoparticles in solution.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、レーザー加熱に誘起される「マランゴニ対流」と「熱泳動」が、微小領域の流れ場の制御および物質輸送に有効であることを、実験および数値計算の両面から明らかにした。得られた成果の一部は、その学術的な新規性と重要性が評価され、英国王立化学会が出版している"Nanoscale"誌に掲載され、さらにジャーナルのカバーピクチャーにも選ばれた。
これらの成果は将来的に、ナノ・マイクロサイズの微小流体デバイス中で、分子・タンパク質・細胞などを輸送したり、選別・分析などを行う際に、それらの効率や感度の向上に役立つと期待される。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
