2021 Fiscal Year Research-status Report
Nano-valve for nanofluidic circuits: nano-bubble valve
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21K18866
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
馬渡 和真 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60415974)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノバブル / バルブ / ナノ流体 / マイクロ流体 / 相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザー加熱によりバブルを生成するためのマイクロ流体デバイスを設計・製作した。クロムを金属膜とし、可視光をほぼ１００％吸収する膜厚を設定して、ガラス基板上のチャンバー内に作り込んだ。そして、マイクロ流路を加工した基板を加工して、低温接合により両基板を接合した。耐圧試験の結果、400kPaの耐圧が得られ、マイクロ・ナノ流体のためのデバイスとして十分に機能することを確認した。幅100um, 深さ5umのマイクロ流路を用いて、加熱実験を実施したところ、安定にバブルが生成することを確認できた。また、表面が親水性の場合、送液時にバブルと壁面との隙間での流れが発生して、液体がリークするためのバルブして機能しないことを確認した。次にこの問題を解決するために、疎水性修飾剤を用いて流路内面全体を疎水性したところ、リーク流は発生しないことを確認し、バルブとして機能することを確認した。バルブ生成後の消失時間を測定したところ、24分以上要することを確認した。これはマイクロ流路ではラプラス圧が数kPaであり不十分であることが原因であると考えられる。以上から、次年度は表面を疎水性にすること、深さをナノスケールとすることでラプラス圧を大きくするとともに送液圧力も100kPa程度にすることで迅速にバブルを消失できることも本年度の知見から明らかになった。
以上、今年度の目標であった、デバイスの設計・製作、バブルの生成と消去の実証について、目標をほぼ達成した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要で示したように、本年度の目標をほぼ達成することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の知見に基づくナノバブルバルブ用デバイスの新規設計、迅速（ミリ秒）での切り替えバルブの実証。
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