2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a novel mass analysis approach on the basis of mechanical deformation induced by gas flow in a micron channel
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19KK0141
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
柴 弘太 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 主幹研究員 (20638126)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 亮 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主幹研究員 (20636998)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | 粘性係数 / マイクロ流路 / 流体力学 / 構造力学 / 流体―構造相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、申請者独自の分子量測定法（大気環境、リアルタイム、非破壊）を、国際共同研究を推進するProf. Weitzとともに発展させ、モバイル用途まで見据えたイオン化不要の新奇質量分析法の創出を目指すものである。従来の質量分析は、試料をイオン化・断片化し、それらを逐次測定することで、試料の構造に由来する情報を得るという非常に優れた定性・定量手法である。しかし、試料のイオン化のためには真空環境が必須となるため、原理的に装置の小型化、とりわけコンシューマー用途まで視野に入れたモバイル化には、ブレークスルーが必要であった。一方、申請者が開発した分子量測定法（流体熱力学質量分析）は、大気環境下で実施可能であるため、従来法が抱える原理的な制約に縛られない様々な可能性を有している。目下の課題は、分子量の決定だけでは、分子量が同じ試料（例えば構造異性体）に対しては適用できないという点にある。この課題を解決すべく、申請者は分子量以外の試料に固有のパラメータを選定し、それを分子量と同時に決定することで、構造異性体などまで含めたあらゆる試料に対応可能なアプローチを着想した。そのようなパラメータとして、試料の「粘度」に着目し、その定量に向けた検討を行った。その結果、Prof. Weitzの得意とするマイクロ流体関連技術を用いることで、粘度の定量手法の確立に成功した。さらには、色の変化から目視で気体を識別する新手法を創出するに至った。この手法も大気環境下で実施可能であり、色変化は気体の分子量と粘度に依存することを見出した。この成果はAdvanced Science誌に掲載され、特許出願、プレスリリース、学会発表を終えてさらに掘り下げているところである。今後は、上述の三手法を効果的に組み合わせることで、モバイル実装レベルの質量分析装置実現に向けてさらなる研究を推進していくつもりである。
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