2023 Fiscal Year Annual Research Report
Soft opt mechanical systems operated by different wavelength near-infrared light
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21H01239
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
渡邉 智 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (80579839)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 希土類イオン結晶 / マランゴニ流 / 近赤外光 / 波長選択 / 光熱変換 / 感温性ハイドロゲル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本提案の目標は(1)希土類光熱変換材料の開発、(2)希土類光熱変換デバイスの開発、(3)マイクロソフトオプトメカニカルシステムの開発である。そのうち、昨年度の計画で示した通り(1)希土類光熱変換材料の開発：希土類結晶の合成、(3)マイクロソフトオプトメカニカルシステム：メカニカルアクチュエータとマランゴニ推進船の複合化を行った。（1）に関しては、水溶性の希土類硫酸塩を用いて希土類イオン結晶の合成を試みた。希土類硫酸塩は他の希土類塩と異なり、水への溶解性が低いために、希土類硫酸塩をフィラーやデバイスとして用いることができる。希土類硫酸塩を水に加えてpHを変えて沈殿-溶解の相図を作製した。相図は作成できたが、溶解と沈殿の境界に存在する過飽和領域が小さいために、希土類硫酸塩を意図的に結晶成長させるのが難しいことが明らかになった。マイクロメートルサイズやミリメートルサイズの希土類結晶をアクチュエータの担体にするのが難しい。今後は初年度、次年度に用いていた希土類ナノ粒子をゲル中にフィラーとして分散させる手法に絞ることにした。（2）に関しては、収縮と膨潤のメカニカルアクチュエータを水面に置くことで収縮と水面上の動きを両立させることに成功した。メカニカルアクチュエータの収縮時はゲルの疎水化を利用しているために、光熱変換の温度変化だけでなく、ゲルの親疎水性の変化もマランゴニ流れの駆動力に影響している可能性が示唆された。想定よりも大きいマランゴニ流れによるアクチュエータの移動が可能になりそうなために、ゲルの親疎水を高める必要があるという重要な知見が得られた。
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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
研究目的(1)希土類光熱変換材料の開発、(2)希土類光熱変換デバイスの開発、(3)マイクロソフトオプトメカニカルシステムの目途が立ったためである。残りは（3）のマイクロサイズへスケールダウンする部分が大きなターゲットである。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は光熱変換デバイスやソフトオプトマイクロメカニカルシステムをマイクロメートルサイズへスケールダウンする計画である。スケールダウンには、フォトマスクを介した光重合、マイクロメートルサイズの鋳型を利用した鋳型重合、インクジェット装置を利用したプリンティング法、光学顕微鏡下でマニピュレーターで切削加工する手法などを用いる予定である。
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