Transformation of self-propelled droplets induced by molecular conversions

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K05066
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: Banno Taisuke 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (70613909)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 自己駆動液滴 / 非平衡系 / 界面活性剤 / エマルション / 金属錯体 / 光応答性 / マイクロ流体デバイス / マランゴニ対流

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to construct chemical systems where self-propelled micrometer-sized oil droplets change the locomotion mode and/or transform to other aggregates under various external stimuli. By using reactive surfactants having a ligand with metal ions, such as aniline group, oil droplets exhibited chemotactic behavior and then transformed to aggregates having membrane structures. In addition, collective behavior of assembly and disassembly of oil droplets was found in aqueous solution containing photo-responsive surfactants.

Free Research Field

コロイド界面化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超分子化学の観点から，細胞にみられる，高次に階層化された化学システムをつくりだし，その機能を搭載した材料を開発する試みがなされている。しかし，そのほとんどは，超分子構造体中の弱い分子間相互作用を外部刺激によって変換・制御することで，構造体の形状や物性をスイッチングするものであり，常にエネルギーの供給と散逸のある平衡から遠く離れた系で発現される細胞機能を再現するには至っていない。それに対し，本研究成果は化学反応を活用することで，細胞にみられる相転移現象の一端を再現することに成功しており，新たな機能性材料の設計指針を供するものである。