Do nano-structures on body surface reduce adhesion and friction in aquatic regime?

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06252
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: Euichi Hirose 琉球大学, 理学部, 教授 (30241772)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 酒井 大輔 北見工業大学, 工学部, 准教授 (10534232) ; 上杉 薫 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (20737027)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ナノ構造 / 水棲生物 / 表面物性 / ナノファブリケーション / バイオミメティクス

Outline of Final Research Achievements

Nipple arrays are array structures of protrusions approximately 100 nm high and are multifunctional structures found on the body surfaces of various animals. In the present study, the surface adsorption and adhesion to microparticles were found to be reduced in water and air using MOSMITETM, a material that mimics nipple arrays. Furthermore, for nano-fabricated fold structures 120, 200, and 400 nm in height, ascidian larvae showed a tendency to show negative selectivity for 120 nm structures. The refractive index and absorption spectra of the body surface mucus of 32 nudibranch species were measured, suggesting that the mucus layer reduced light reflection. Body surface nanostructures and mucus layers may help prevent adhesion of particulates and organisms and reduce light reflection.

Free Research Field

動物形態学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

様々な動物の体表に認められるニップルアレイが水中においても表面吸着力・接着力を低減することから、「汚れにくい表面」を本構造が構成している可能性が示された。泥の粒子などが分散する水中ではこの防汚機能は適応的であると期待される。また、異なるサイズの褶曲構造に対するホヤ幼生の選択性アッセイから、体表ナノ構造において100 nm前後というサイズに機能的な意味があることが示唆されている。生物模倣材料の社会的利用を検討する基礎情報となるだろう。加えて、体表粘液が動物体表に光学的機能を付加している可能性を示し、ナノ構造は粘液層の支持構造としても機能しているかも知れない。