2008 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ熱流体システムの構築を志向した液膜及び固液界面における熱・物質移動の基礎研究
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18560188
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小原 拓 Tohoku University, 流体科学研究所, 教授 (40211833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊川 豪太 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (90435644)
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| Keywords | ナノ流体 / 固液界面 / 液膜 / 分子膜 / 分子動力学 / 熱輸送 / 運動量輸送 / 界面抵抗 |
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| Research Abstract |
ナノスケールの熱流体を用いてバルクの流体にはない特性をもたせた系を、ここでは「ナノ熱流体システム」と呼ぶ。リソグラフィーなどファブリケーション技術を用いて製作した固体のナノ構造(チャネル、平板間の隙間など)に流体を静止状態あるいは流動状態で満たしたものや、例えば生体細胞のように膜で包まれて構造を保つものなど、様々なシステムが考えられる。このようなナノ熱流体システムを用いて熱・運動量・物質の新たな輸送機能を作り出し、革新的な熱流体デバイス(機械)を創成しようとの全体構想の下、基礎研究としてナノ熱流体システムの鍵となる固液界面や液膜・流動性分子膜における熱・物質移動の特性を明らかにするのが、本研究課題の目的である。最終年度となる本年度は、長鎖分子の代表としてアルカンを対象に、液体中あるいは固液界面において示す熱・運動量輸送特性を解析し、分子長の増大とともにバルク液体中の熱伝導を支配するパラメータが分子間エネルギー伝搬から分子内エネルギー伝搬に移行してゆき、分子量数百程度で支配因子として交代すること、固体壁面でのスリップが長鎖分子ほど大きくなることなどを見出した。また、リン脂質が水中で自己組織化して形成する脂質二重膜について熱エネルギー・運動量輸送特性を解析し、水中・水一脂質界面・脂質二重膜間など各部における輸送抵抗を計測した。これらの解析を総合して、界面輸送現象を支配する分子間相互作用の寄与やこれに及ぼす界面構造の影響を明らかにして、本研究を終了した。
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