Exploration of Innovative Fluid Logistics with Nano/Micro Photoresponsive Liquids

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K18860
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 則包 恭央 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (50425740)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉川 佳広 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (30373294) ; 真部 研吾 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (80848656)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: 光応答性材料

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、光応答液滴をキャリアとして利用することで、流路や電極が不要な、光による物質運搬技術として、これまでにない革新的な物質輸送集積技術（フルイドロジスティクス）を開拓することを目的とする。本研究によって液滴をキャリアとした光による物質運搬が実現すれば、分子・粒子の任意の２Dおよび３D集積化技術として発展が期待される。本研究プロジェクトでは、「分子・ナノ粒子等の輸送と集積化」、「正および負の走光性を示す分子系の構築」および「運搬・輸送現象の解明と効率的発現」の３つの目標について研究を実施する。その中で今年度は、「分子・ナノ粒子等の輸送と集積化」および「運搬・輸送現象の解明と効率的発現」についてのサブテーマについて研究を実施した。まず、分子・ナノ粒子の輸送においては、蛍光分子と発光性ナノ粒子をそれぞれ分散したアゾベンゼン誘導体において光照射による輸送現象を観測することに成功した。また、その光強度依存性、および液滴サイズ依存性について定量的な解析を行いそれぞれのパラメータと移動輸送との関連を明らかにした。また、運搬・輸送現象の解明と効率的発現については、液滴移動時の表面濡れ性と接触角変化について詳細について明らかにした。また、光応答性化合物についての探索を実施し、効率的な輸送に必要な分子デザインの指標を得ることに成功した。さらに、被運搬物質のサイズと運搬能の関連についても明らかにした。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当該プロジェクトは３年間を予定しているが、１年目で既に３つのサブテーマのうちで２つについて顕著な成果が出ており、論文投稿に値する成果が得られており想定以上の進展である。

Strategy for Future Research Activity

今後は、見出した現象の一般化と光応答性化合物の改良探索を進め、単一光源での移動輸送を達成する方針である。そのために理論的側面からの知見を分子デザインにフィードバックして研究を進める。また、これまでとは全く異なる分子デザインも取り入れる。

Causes of Carryover

コロナウィルスの感染拡大により参加を予定していた学会がオンライン開催になったために、学会参加費及び旅費に残金が生じた。次年度使用額については、学会参加および消耗品等に使用予定である。