Theoretical consideration and experimental investigation of existence of energy barrier in wetting of multi-pillar surface

2013 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 23540473
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biophysics/Chemical physics
• Research Institution: Asahikawa Medical College (2012-2013); Hokkaido University (2011)
• Principal Investigator: MAYAMA Hiroyuki 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (70360948)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): NONOMURA Yoshimune 山形大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50451662)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Keywords: ソフトマターの物理 / 濡れ現象

Research Abstract

Various surfaces can be seen in nature such as plants, insects and living matter. These surfaces are usually covered by hairs and flakes of organic compounds. Among them, lotus effect observed on lotus leave is well-known as a typical example of surface functions. Lotus leaves repel water completely and its surface is cleaned by rolling of water droplets (self-cleaning). On the other hand, one can find super-water-repellency on such surfaces in early stage, but, these show wettability by perturbation and passage of time. This physically means that the existence of an energy barrier between dewettable and wettable states. In this study, we have theoretically and experimentally studied wetting phenomena of multi-pillar surfaces as model surface of plants, insects and living matter to study the energy barrier.

Research Products

• [Journal Article] 人工皮膚表面の水の触感と摩擦特性 (2014)
  • Author(s): 齊藤里奈, 鈴木誠, 前野隆司, 眞山博幸, 野々村美宗
  • Journal Title: 計測自動制御学会論文集 Volume: 50(1) Pages: 2-8
• [Journal Article] Preparation and Characterization of Fractal Elastomer Surfaces (2013)
  • Author(s): Y. Nonomura, E. Seino, S. Abe and H. Mayama
  • Journal Title: J. Oleo Sci Volume: 62(8) Pages: 587-590
• [Journal Article] Wetting Dynamics of Oil-in-Water Emulsion on Agar Gel Surfaces (2013)
  • Author(s): T. Oyama, H. Mayama and Y. Nonomura
  • Journal Title: Chem. Lett Volume: 42(8) Pages: 871-872
  • DOI: 10.1246/cl.130307
• [Journal Article] Does the aquatic invertebrate nipple array prevent bubble adhesion? : an experiment using nanopillar sheets (2013)
  • Author(s): E. Hirose, H. Mayama and A. Miyauchi
  • Journal Title: Biology Letters Volume: 9(5) Pages: 20130552
  • DOI: 10.1098/rsbl2013.0552
• [Journal Article] Magnetic ordering of spin systems having fractal dimensions (2013)
  • Author(s): T. Naito, H. Yamamoto, K. Okuda, K. Konishi, H. Mayama, D. Yamaguchi, S. Koizumi, K. Kubo, T. Nakamura
  • Journal Title: Eur. Phys. J. B Volume: 85(10) Pages: 410-418
  • DOI: 10.11400/eljb/e2013-40353-3
• [Journal Article] Photoinduced Self-Epitaxial Crystal Growth of a Diarylethene Derivative with Antireflection Moth-Eye and Superhydrophobic Lotus Effects (2013)
  • Author(s): N. Nishikawa, S. Sakiyama, S. Yamazoe, Y. Kojima, E. Nishihara, T. Tsujioka, H. Mayama, S. Yokojima, S. Nakamura, K. Uchida
  • Journal Title: Langmuir Volume: 29(25) Pages: 8164-8169
  • DOI: 10.1021/la4014834
• [Journal Article] Growth of Ring Shaped Microtuble Assemblies through Stepwise Active Self-Organization (2013)
  • Author(s): Daisuke Inoue, Arif Md. R. Kabir, Hiroyuki Mayama, Jian Ping Gong, Kazuki Sada and Akira Kakugo
  • Journal Title: Soft Matter Volume: 9(29) Pages: 7061-7068
• [Journal Article] Photoinduced formation of superhydrophobic surface on which contact angle of a water droplet exceeds 170 deg by reversible topographical changes on a diarylethene microcrystalline surface (2012)
  • Author(s): N. Nishikawa, H. Kiyohara, S. Sakiyama, S. Yamazoe, H. Mayama, T. Tsujioka, Y. Kojima, S. Yokojima, S. Nakamura, K. Uchida
  • Journal Title: Langmuir Volume: 28(51) Pages: 17817-17824
• [Journal Article] Edible liquid marbles and capsules covered with liquid crystals (2012)
  • Author(s): Y. Kawamura, H. Mayama, Y. Nonomura
  • Journal Title: J. Oleo. Sci Volume: 61(3) Pages: 477-482
• [Journal Article] Formation of ring-shaped assembly of microtubes with a narrow size distribution at an air-buffer interface (2012)
  • Author(s): Arif Md. Kabir, S. Wada, D. Inoue, Y. Tamura, T. Kajihara, H. Mayama, K. Sada, A. Kakugo, J. P. Gong
  • Journal Title: Soft Matter Volume: 8(42) Pages: 10863-10867
• [Journal Article] Direct Geometric Observation of an Agar Gel Droplet on a Multipillar Surface (2012)
  • Author(s): T. Tanaka, H. Mayama, Y. Nonomura
  • Journal Title: Chem. Lett Volume: 41(9) Pages: 960-961
• [Journal Article] Anomalous spreading with Marangoni flow on agar surfaces (2012)
  • Author(s): Y. Nonomura, S. Chida, E. Seino, H. Mayama
  • Journal Title: Langmuir Volume: 28(8) Pages: 3799-3806
• [Journal Article] Dynamic self-organization and polymorphism of MT assembly through active interaction with kinesin (2011)
  • Author(s): Y. Tamura, R. Kawamura, K. Shinkawa, A. Kakugo, Y. Osada, J. Gong and H. Mayama
  • Journal Title: Soft Matter Volume: 11 Pages: 5654-5659
• [Journal Article] Photoinduced Reversible Topographical Changes on Diarylethene Microsrystalline Surfaces with Bio-mimetic Wetting Properties (2011)
  • Author(s): N. Nishikawa, A. Uyama, T. Kamitanaka, H. Mayama, Y. Kojima, S. Yokojima, S. Nakamura, K. Tsujii and K. Uchida
  • Journal Title: Chem. Asian J Volume: 6 Pages: 2400-2406
• [Journal Article] Reversible photo-control of surface wettability between hydrophilic and superhydrophobic surfaces on an asymmetric diarylethene solid surface (2011)
  • Author(s): A. Uyama, S. Yamazoe, S. Shigematsu, M. Morimoto, S. Yokojima, H. Mayama, Y. Kojima, S. Nakamura and K. Uchida
  • Journal Title: Langmuir Volume: 27 Pages: 6395-6400
• [Journal Article] Theoretical Consideration of Wetting on a Cylindrical Pillar Defect : Pinning Energy and Penetrating Phenomena (2011)
  • Author(s): H. Mayama and Y. Nonomura
  • Journal Title: Langmuir Volume: 27 Pages: 3550-3560
• [Journal Article] Biomolecular Motor Modulates Mechanical Property of Microtuble
  • Author(s): Arif Kabir, D. Inoue, Y. Hamano, H. Mayama, K. Sada, A. Kakugo
  • Journal Title: Biomacromolecules
  • DOI: 10.2021/bm5001789
• [Presentation] BZ ゲルの力発生に関する理論的考察 (2014)
  • Author(s): 眞山博幸, 原雄介
  • Organizer: 日本化学会第94春季大会(2014)
  • Place of Presentation: 名古屋大学(東山キャンパス)
  • Year and Date: 20140327-30
• [Presentation] 超凸凹表面を持つアパタイト/高分子複合材料 (2014)
  • Author(s): 澤口春奈, 川井貴裕, 眞山博幸, 野々村美宗
  • Organizer: 日本化学会第94春季大会(2014)
  • Place of Presentation: 名古屋大学(東山キャンパス)
  • Year and Date: 20140327-30
• [Presentation] 平らな表面での非ニュートン液体の濡れ広がりのダイナミクス (2014)
  • Author(s): 眞山博幸, 千田茂樹, 西岡昭博, 野々村美宗
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス
  • Year and Date: 20140327-30
• [Presentation] マイクロ構造の変化による濡れ性への影響 (2014)
  • Author(s): 山本峰秀, 西川直樹, 眞山博幸, 中村振一郎, 横島智, 内田欣吾
  • Organizer: 日本化学会第94春季大会(2014)
  • Place of Presentation: 名古屋大学(東山キャンパス)
  • Year and Date: 20140327-30
• [Presentation] 液滴の孔への浸透 (2013)
  • Author(s): 眞山博幸
  • Organizer: 高分子基礎研究会2013-2
  • Place of Presentation: 休暇村(広島県竹原市忠海町)
  • Year and Date: 20131122-24
• [Presentation] Spatio-temporal change of BZ Gel (2013)
  • Author(s): Hiroyuki Mayama and Yusuke Hara
  • Organizer: Joint Conference on Informatics in Biology, Medicine and Pharmacology, Tower hall Funabori
  • Place of Presentation: 4-1-1 Funabori, Edogawa-ku, Tokyo
  • Year and Date: 20131028-30
• [Presentation] 化学振動反応場を内包する高分子ゲルのダイナミクス (2013)
  • Author(s): 眞山博幸, 原雄介
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス
  • Year and Date: 20130925-28
• [Presentation] 液滴の孔への浸透 (2013)
  • Author(s): 眞山博幸, 田中倫哉, 野々村美宗
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス
  • Year and Date: 20130925-28
• [Presentation] 寒天液滴の浸入角度とエネルギー障壁 (2013)
  • Author(s): 眞山博幸, 田中倫哉, 野々村美宗
  • Organizer: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 20130918-20
• [Presentation] BZ 反応場を内包する高分子ゲルのダイナミクスの理論的考察 (2013)
  • Author(s): 眞山博幸, 原雄介
  • Organizer: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 20130918-20
• [Presentation] 寒天ゲル表面におけるO/W エマルジョンの濡れダイナミクス (2013)
  • Author(s): 大山太郎, 眞山博幸, 野々村美宗
  • Organizer: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 20130918-20
• [Presentation] 長鎖DNA は環境によって異なるモードを示す (2013)
  • Author(s): 秋田谷龍男, 眞山博幸, 津村直美, 櫨本紀夫, 神戸俊夫, 出村誠, 山口秀明, ジンチェンコアナトーリ, 村田静昭, 吉川研一
  • Organizer: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 20130918-20
• [Presentation] DNA 結合タンパク質が誘起する長鎖DNA の折り畳み (2013)
  • Author(s): 津村直美, 眞山博幸, 櫨本紀夫, 神戸俊夫, 出村誠, 山口秀明, ジンチェンコアナトーリ, 村田静昭, 吉川研一, 秋田谷龍男
  • Organizer: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 20130918-20
• [Presentation] 自由落下による液滴の細孔への浸透ダイナミクス (2013)
  • Author(s): 田中倫哉, 眞山博幸, 野々村美宗
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学東広島キャンパス
  • Year and Date: 20130326-29
• [Presentation] レーザー照射による非平衡場を利用したcm サイズ物体の運動制御 (2013)
  • Author(s): 梅本和敏, 大島健太郎, 渡邉俊一, 眞山博幸, 吉川研一
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学東広島キャンパス
  • Year and Date: 20130326-29
• [Presentation] 触覚による水認知プロセスのトライポロジー (2013)
  • Author(s): 齋藤里奈, 鈴木誠, 眞山博幸, 前野隆司, 野々村美宗
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス
  • Year and Date: 20130322-25
• [Presentation] (2013)
  • Author(s): 内田欣吾, 崎山慎吾, 西川直樹, 山添誠司, 小島優子, 山岡強, 眞山博幸, 横島智, 中村振一郎
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス
  • Year and Date: 20130322-25
• [Presentation] BZ ゲルの力学的性質に関する理論的考察 (2013)
  • Author(s): 眞山博幸, 原雄介
  • Organizer: 第23回「非線形反応と協同現象」研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学学術交流会館
  • Year and Date: 2013-12-07
• [Presentation] レーザーによる非平衡場形成を利用したcm サイズ物体の輸送 (2012)
  • Author(s): 眞山博幸, 岩城貴史, 馬籠信之, 市川正敏, 吉川研一
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 20120918-21
• [Presentation] 単一孔が開いた基板の濡れの熱力学的状態 (2012)
  • Author(s): 眞山博幸, 田中倫哉, 野々村美宗
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 20120918-21
• [Presentation] フラクタルエラストマー表面の濡れと摩擦 (2012)
  • Author(s): 野々村美宗, 情野恵莉, 阿部沙耶, 眞山博幸
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 20120918-21
• [Presentation] Wetting of rough surface : Thermodynamics and spreading dynamics (2012)
  • Author(s): Hiroyuki Mayama, Shigeki Chida, Eri Seino, Tomoya Tanaka, Yoshimune Nonomura
  • Organizer: International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference (IACIS 2012)
  • Place of Presentation: Sendai
  • Year and Date: 20120513-18
• [Presentation] Anomalous spreading induced by Marangoni flow (2012)
  • Author(s): Shigeki Chida, Eri Seino, Hiroyuki Mayama, Yoshimune Nonomura
  • Organizer: International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference (IACIS 2012)
  • Place of Presentation: Sendai
  • Year and Date: 20120513-18
• [Presentation] Edible hydrophobic liquid marbles covered by liquid crystals (2012)
  • Author(s): Yuki Kawamura, Hiroyuki Mayama, Yoshimune Nonomura
  • Organizer: International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference (IACIS 2012)
  • Place of Presentation: Sendai
  • Year and Date: 20120513-18
• [Presentation] マルチピラー上における水滴の三次元観察 (2012)
  • Author(s): 田中倫哉, 眞山博幸, 野々村美宗
  • Organizer: 日本化学会第92春季大会
  • Year and Date: 20120325-28
• [Presentation] マルチピラー表面の濡れ (2012)
  • Author(s): 眞山博幸, 田中倫哉, 野々村美宗
  • Organizer: 日本物理学会第67年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス
  • Year and Date: 20120324-27
• [Presentation] フラクタル寒天ゲルにおける濡れ挙動 (2011)
  • Author(s): 眞山博幸, 千田茂希, 情野恵莉, 野々村美宗
  • Organizer: 第5回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 20110920-23
• [Presentation] 円柱状欠陥における自由エネルギー変化 (2011)
  • Author(s): 眞山博幸, 野々村美宗
  • Organizer: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 京都大学吉田キャンパス
  • Year and Date: 20110907-09
• [Presentation] 寒天ゲル表面におけるコロイド分散液の濡れダイナミクス (2011)
  • Author(s): 情野恵莉, 千田茂希, 眞山博幸, 野々村美宗
  • Organizer: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 京都大学吉田キャンパス
  • Year and Date: 20110907-09
• [Presentation] マランゴニ対流によるゲル表面における濡れの促進 (2011)
  • Author(s): 千田茂希, 情野恵莉, 眞山博幸, 野々村美宗
  • Organizer: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 京都大学吉田キャンパス
  • Year and Date: 20110907-09
• [Presentation] 円柱状欠陥の濡れ (2011)
  • Author(s): 眞山博幸, 野々村美宗
  • Organizer: ナノ学会第9回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学学術交流会館
  • Year and Date: 20110602-04
• [Remarks]
  • URL: http://www.asahikawa-med.ac.jp/dept/ge/chemical/staff_mayama.html