2017 Fiscal Year Annual Research Report
Deepening of interfacial fluidics by mutually complemental analysis of nano-laser measurement and coarse-grained model
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26249022
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
菱田 公一 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40156592)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 洋平 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00344127)
泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40306874)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 熱流動相互補完解析法 / 自発ラマン散乱 / エバネッセント波自発ラマンイメージング / 分子動力学シミュレーション / 粗視化モデル / 振動スペクトル / 界面熱流動ダイナミクス / 界面フルイディクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
界面熱流動に関する理論の再構築を目的として，エバネッセント波ラマン散乱イメージング法と，複数の分子の集合体を一つの粒子として扱う粗視化モデルによる相互補完解析法の開発を行う．今年度の研究成果を下記に述べる．
１．エバネッセント波照射によって深さ方向百ナノ以下の領域からの計測結果は，バルクとは異なっていることが明らかとなり，エバネッセント波を用いることにより界面極近傍に存在する分子やイオンの挙動を的確に把握することが可能であることが判った．換言すると，エバネッセント波を用いた計測結果は，界面からの影響を充分把握可能であると云える．全反射ラマン散乱イメージング法を用いて，親水性および疎水性表面における水分子および重水分子の濃度空間分布の計測を行い，更に全反射ラマン分光法を用いて，水分子の振動モードが表面性状および重水分子によってバルクよりも顕著に変化することが明らかとなった．
２．石英ガラスおよび塩化カリウム溶液を選定し，石英ガラスの壁面ゼータ電位を変化させ，電解質溶液における水分子の振動モードの変化を明らかにした．壁面ゼータ電位は，特に変角振動および対称伸縮振動に影響を及ぼすことが明らかとなり，水分子の振動モードのみの計測によって，今後は壁面ゼータ電位の非侵襲計測が可能であることが判った．上述の実験結果より，熱流動を伴う界面極近傍では，固体表面性状からの影響とともに，金属イオン等による水分子の構造破壊等の影響を受けているが，それらの影響は複雑ではなく，水分子のみに着目すると，振動モードおよび水素・非水素結合を的確に把握することができれば，界面極近傍の熱流動現象の定量的把握は可能であることが判った．
３．全原子および粗視化モデルによるミュレーションを用いて，温度勾配および水分子動態の関係を明らかにし，更に，固体界面極近傍における水分子の正四面体構造の形成メカニズムを明らかにした．
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| Research Progress Status |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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