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Single-molecule fluorescence tracking at lubricant-solid interfaces

Research Project

Project/Area Number 18K19058
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Onishi Hiroshi  神戸大学, 理学研究科, 教授 (20213803)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 手老 龍吾  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40390679)
平山 朋子  京都大学, 工学研究科, 教授 (00340505)
天野 健一  名城大学, 農学部, 准教授 (30634191)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords分子運動 / トライボロジー / エネルギー散逸 / 油性添加剤 / 蛍光顕微鏡 / 単一分子 / 表面界面 / 統計力学 / 潤滑油 / 蛍光分光 / 分子科学 / 固液界面
Outline of Final Research Achievements

The present study was conducted to develop a new method for measuring translational motion of liquid lubricant molecules facing a solid. Single fluorescent molecule tracking, which has been used for visualizing molecular motions in lipid bilayers, was successfully applied to lubricants composed of a hydrocarbon liquid and a carboxylic acid modifier. Individual fluorescent molecules dissolved in the lubricant were recognized in a motion picture of 30 frames per second. Some fluorescent molecules were mobile over a glass plate while the others were not.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

固体と液体が接する界面で発生する滑り(液体潤滑)は古代から人間生活と深く関わってきた。潤滑油を用いた摩擦低減はエネルギー消費型の現代社会を支える基盤技術である。長年にわたる潤滑油開発のなかで、潤滑油に少量の添加剤を加えると「滑りやすく」なる現象が発見されて広く利用されている。しかし、添加剤が摩擦係数を引き下げるメカニズムは依然として曖昧なまま残されている。潤滑油-固体界面における添加剤の役割を解明する手段として、本研究で開発した分子運動計測法を活用することが期待される。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (5 results) (of which Open Access: 5 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results) Remarks (15 results)

  • [Journal Article] 非加算性を取り入れた朝倉-大沢理論による基板近傍における粒子のコンタクト密度の考察2021

    • Author(s)
      天野健一, 古川暁之, 石井里奈, 橋本康汰, 西直哉, 作花哲夫
    • Journal Title

      名城大学農学部学術報告

      Volume: 57 Pages: 9-16

    • NAID

      40022540589

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Atomic Force Microscopy Imaging of Crystalline Sucrose in Alcohols2020

    • Author(s)
      Teduka Yuya、Sasahara Akira、Onishi Hiroshi
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 5 Issue: 6 Pages: 2569-2574

    • DOI

      10.1021/acsomega.9b02660

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Atomic-scale topography of rutile TiO2(110) in aqueous solutions: A study involving frequency-modulation atomic force microscopy2020

    • Author(s)
      Xue Shengkai、Sasahara Akira、Onishi Hiroshi
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 152 Issue: 5 Pages: 054703-054703

    • DOI

      10.1063/1.5134997

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Enhancement of stratification of colloidal particles near a substrate induced by addition of non-adsorbing polymers2019

    • Author(s)
      Furukawa S., Amano K.-I., Ishihara T., Hashimoto K., Nishi N., Onishi H., Sakka T.
    • Journal Title

      Chem. Phys. Lett.

      Volume: 734 Pages: 136705-136705

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2019.136705

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nanometer-Scale Distribution of a Lubricant Modifier on Iron Films: A Frequency-Modulation Atomic Force Microscopy Study Combined with a Friction Test2019

    • Author(s)
      Moriguchi Shiho、Tsujimoto Teppei、Sasahara Akira、Kokawa Ryohei、Onishi Hiroshi
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 4 Issue: 17 Pages: 17593-17599

    • DOI

      10.1021/acsomega.9b02821

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 単一蛍光分子追跡による潤滑油界面の分子運動計測2020

    • Author(s)
      手老龍吾, 平山朋子, 天野健一, 大西洋
    • Organizer
      2020年日本真空表面科学学術講演会
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  • [Presentation] 単一蛍光分子追跡による潤滑油界面の分子運動計測:フィジビリティスタディ2019

    • Author(s)
      手老龍吾; 平山朋子; 天野健一; 大西洋
    • Organizer
      トライボロジー会議2019春
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  • [Presentation] FM-AFM Imaging of Interfaces between Lubricants Containing Oiliness Agent and an Iron Substrate2019

    • Author(s)
      Moriguchi, S.; Kokawa, R.; Fujino, K.; Tsujimoto, T.; Sasahara, A.; Onishi, H.
    • Organizer
      International Tribology Conference Sendai 2019 (ITC Sendai 2019)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pico-Newton Force Sensing at Liquid-Solid Interfaces: Application to Lubricants2019

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      Onishi, H.
    • Organizer
      IEEE 3M-NANO Conference
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 固体と接する潤滑油液体のナノスケール構造化:Afmによる力学応答計測2019

    • Author(s)
      大西洋
    • Organizer
      2019年第3回極限ナノ造形・構造物性研究会公開講演会
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  • [Presentation] FM-AFMによる油性添加剤含有PAOの高温観察2019

    • Author(s)
      森口志穂; 粉川良平; 藤野敬太; 辻本鉄平; 笹原亮; 大西洋
    • Organizer
      トライボロジー会議2019春
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  • [Presentation] 周波数変調原子間力顕微鏡(FM-AFM)を用いた酸化鉄単結晶表面の溶媒中解析2019

    • Author(s)
      笹原亮; 森口志穂; 粉川良平; 辻本鉄平; 大西洋
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
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  • [Presentation] 液中AFMによる潤滑油界面の計測評価2018

    • Author(s)
      大西洋
    • Organizer
      日本学術振興会ナノプローブテクノロジー第167委員会第90回研究会
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    • Invited
  • [Presentation] Observation of Interface between Lubricant and Fe Substrate by FM-AFM2018

    • Author(s)
      Moriguchi, S.; Kokawa, R.; Tsujimoto, T.; Sasahara, A.; Onishi, H.
    • Organizer
      21st International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2018)
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 固液界面のピコニュートン力学応答2018

    • Author(s)
      大西洋
    • Organizer
      第12回分子科学討論会2018
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      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 神戸大学理学研究科化学専攻 大西研究室(日本語ページ)

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      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/

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      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 神戸大学理学研究科化学専攻 大西研究室(英語ページ)

    • URL

      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/index-E.html

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      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 神戸大学理学研究科化学専攻 大西研究室(中国語ページ)

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      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/index-C.html

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  • [Remarks] 神戸大学理学研究科化学専攻 大西研究室(韓国語ページ)

    • URL

      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/index-K.html

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  • [Remarks] 神戸大学理学研究科化学専攻 大西研究室(インドネシア語ページ)

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      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/index-I.html

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  • [Remarks] 神戸大学理学研究科化学専攻 大西研究室

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      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/index.html

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  • [Remarks] 同上(英語版)

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  • [Remarks] 同上(中国語版)

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      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/index-C.html

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      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 同上(韓国語版)

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      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/index-K.html

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      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 同上(タイ語版)

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      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/index-T.html

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  • [Remarks] 神戸大学理学研究科化学専攻大西研究室(日本語ページ)

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      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/

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  • [Remarks] 神戸大学理学研究科化学専攻大西研究室(英語ページ)

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      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/index-E.html

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  • [Remarks] 神戸大学理学研究科化学専攻大西研究室(中国語ページ)

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      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/index-C.html

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      2018 Research-status Report
  • [Remarks] 神戸大学理学研究科化学専攻大西研究室(韓国語ページ)

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      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/index-K.html

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  • [Remarks] 神戸大学理学研究科化学専攻大西研究室(インドネシア語ページ)

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      http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/index-I.html

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Published: 2018-07-25   Modified: 2022-01-27  

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