熱泳動による液中ゼーベック効果の基礎研究

• 研究課題/領域番号: 15K17973
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 辻 徹郎 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00708670)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 分子流体力学 / 熱泳動 / 熱電効果 / マイクロ流体デバイス / 界面現象 / マイクロ・ナノ流体デバイス

研究成果の概要

温度勾配を有する流体中の微小粒子は温度勾配に沿った方向に運動し，この現象は熱泳動として知られている．熱泳動は新たな粒子操作手法として近年注目を集めているが，そのメカニズムについては未知な点が多く，応用研究を展開する上での障壁となっている．本研究では，溶液中の電解質の熱泳動により生じる熱電効果について実験的研究を推進するとともに，熱泳動の特性を調べる理論解析と数値シミュレーションを行った．

研究成果

• [雑誌論文] Thermophoresis of a Brownian particle driven by inhomogeneous thermal fluctuation (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuji, S. Saita and S. Kawano
  • 雑誌名: Physica A 巻: 493 ページ: 467-482
  • DOI: 10.1016/j.physa.2017.11.145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic pattern formation of microparticles in a uniform flow by on-chip thermophoretic separation device (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuji, S. Saita and S. Kawano
  • 雑誌名: Physical Review Applied 巻: 9 号: 2 ページ: 0240351-11
  • DOI: 10.1103/physrevapplied.9.024035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Observations of Thermophoresis in Microfluidic Systems (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuji, K. Kozai, H. Ishino and S. Kawano
  • 雑誌名: Micro & Nano Letter 巻: 12 号: 8 ページ: 520-525
  • DOI: 10.1049/mnl.2017.0130
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Negative Thermophoresis of Nanoparticles Interacting with Fluids through a Purely-Repulsive Potential (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuji, H. Iseki, I. Hanasaki and S. Kawano
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 29 号: 47 ページ: 4751011-10
  • DOI: 10.1088/1361-648x/aa9350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular dynamics study of force act- ing on a model nano particle immersed in fluid with temperature gradient: Effect of interaction potential (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuji, H. Iseki, I. Hanasaki, and S. Kawano
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc. 巻: 1786 ページ: 110003-110003
  • DOI: 10.1063/1.4967623
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Numerical study on horizontal convection of a rar- efied gas over a non-isothermal plane wall (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuji, Y. Katto, and S. Kawano
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 27 号: 6 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1063/1.4922818
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 熱泳動による粒子分離に向けたマイクロ流体デバ イスの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松本祐貴，辻徹郎，川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成28年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-03-11
• [学会発表] 高分子溶液中における微粒子の熱泳動に対する溶液温度の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石野秀登，辻徹郎，川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成28年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-03-11
• [学会発表] マイクロ流路内の熱泳動に対する粒子種の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂本昂樹，辻徹郎，川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成28年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-03-11
• [学会発表] Development of particle filtration technique in a microfluidic device using local heating (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuji, S. Saita, Y. Matsumoto, K. Sakamoto, and S. Kawano
  • 学会等名: The 9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 熱泳動における粒子質量の影響に対する分子運動論的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 辻徹郎，齊田奨，川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会年次大会
• [学会発表] マイクロ流路内の熱泳動による粒子分布制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 辻徹郎，齊田奨，松本祐貴，坂本昂樹，川野聡恭
  • 学会等名: 日本流体力学会年会
• [学会発表] 高希薄気体中を非定常運動する物体に働く抵抗力に対する数値解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 辻徹郎，川野聡恭
  • 学会等名: 第54回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋期大会
• [学会発表] Measurement of thermophoretic mobility using a micro-gap Soret cell (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuji, K. Kozai, and S. Kawano
  • 学会等名: International Symposium on Micro-Nano Science and Technology 2016
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-12-18
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of thermophoresis in micro channel with thin-film electric heater (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Saita, T. Tsuji, and S. Kawano
  • 学会等名: International Symposium on Micro-Nano Science and Technology 2016
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] 自由分子気体中における凹型物体の終端速度へのアプローチ (2016)
  • 著者名/発表者名: 辻徹郎，新井純一，川野聡恭
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2016
  • 発表場所: 名古屋工業大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-09-26
• [学会発表] マイクロ粒子の熱泳動に対する溶液組成の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 辻徹郎，辻田茂生，香西紘輔，川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会年次大会2016
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] マイクロ粒子の熱泳動操作に向けた薄膜電極型ヒー ターによる局所温度制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 齊田奨，辻徹郎，川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会年次大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 高分子溶液中における微粒子の熱泳動現象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 辻田茂生
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会平成 26 年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪電気通信大学
  • 年月日: 2016-03-10
• [学会発表] A microfluidic device for visualization of thermophoresis using in-plane two adjacent plates at different temperatures (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoji Kataoka
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015
  • 発表場所: Loisir Hotel Toyohashi
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] Direct Simulation Monte Carlo for horizontal convection of a rarefied gas (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Tsuji
  • 学会等名: The 7th International Workshop on Direct Simulation Monte Carlo
  • 発表場所: Courtyard Kaua'i at Coconut Beach
  • 年月日: 2015-09-13
  • 国際学会