2023 Fiscal Year Final Research Report

Translational Motion of Liquid Lubricants Tracked with Single Fluorophores

Research Project

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Project/Area Number	21K18935
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
Research Institution	Kobe University
Principal Investigator	Onishi Hiroshi 神戸大学, 理学研究科, 教授 (20213803)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	手老龍吾豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40390679) 松本拓也神戸大学, 工学研究科, 講師 (70758078) 天野健一名城大学, 農学部, 准教授 (30634191) 平山朋子京都大学, 工学研究科, 教授 (00340505)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2024-03-31
Keywords	分子運動 / トライボロジー / エネルギー散逸 / 液体 / 統計力学 / 蛍光顕微鏡 / 油性添加剤 / 表面界面
Outline of Final Research Achievements	The single fluorescent molecule tracking method, developed in the study of lipid bilayers, has been applied to lubricant oil interfaces. In the measurement of lipid bilayers, the diffusion of fluorescent molecules incorporated into the bilayer is tracked using an optical microscope. By reducing the number density of fluorescent molecules, it has become possible to separate and identify individual fluorescent molecules. In this study, single fluorescent molecules incorporated into modifier layers adsorbed at a lubricant-glass interface were observed using a fluorescence microscope as a time-resolved video with a time resolution of 30 ms. The number of fluorescent molecules as a function of time was interpreted with a mathematical model that included kinetics due to adsorption, desorption, and burnout on the glass surface. Spirobifluorene-based fluorescent compounds with burnout resistance were synthesized chemically.
Free Research Field	界面分子科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	自然がつくりだす不思議は、生物に代表される天然物だけでなく、潤滑油のような人造物にも等しく宿っている。人造物に宿る不思議を追い求めることによって新しいサイエンスを発見することが、本研究の根底をなすコンセプトである。生体物質である脂質二重膜の解析法として発展してきた単一蛍光分子追跡を、潤滑油界面の研究に技術移転することで、天然物研究と人造物研究を隔ててきた垣根を低くすることができる。従来研究が築いた垣根を意識することなく、利用できる技術や材料はなんでも使うことによって、液体-固体界面に宿る新しいサイエンスの発見と、よりよい潤滑油の開発という二兎を追うことが可能になる。