Development of teaching materials for STEAM education by optical experiments using spherical micro-particles and coffee ring effect

Research Project

Project/Area Number	24K06352
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 09080:Science education-related
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	松谷晃宏東京工業大学, オープンファシリティセンター, 上席技術専門員 (40397047)
Project Period (FY)	2024-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2026: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	光学実験 / STEAM教育 / コーヒーリング効果 / 球状微粒子 / 微生物細胞
Outline of Research at the Start	球状で透明な物体はボールレンズ様の機能を有する。光を透過する曲面をもつ微生物細胞もレンズの機能を有する。コーヒーリング効果は，微粒子懸濁液の滴の端が早く蒸発して粒子がリング状に堆積する現象で，中央部分に残された微粒子配列構造による回折光は美しい色を発する。微生物細胞の懸濁液の滴のコーヒーリング効果も同様の現象となるはずである。本研究では，曲面をもつ微生物細胞の光学特性の測定，それらを用いたコーヒーリング効果の回折光の美とその原因を科学的に示し，理系学問への興味のきっかけとなるような芸術的科学の光学実験教材をSTEAM教材として構築し，学生や一般市民の理工系への関心を醸成することを目指す。