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新規機能性を有する有機分子膜の界面親和性に関する分子論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K06105
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関東北大学

研究代表者

菊川 豪太  東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (90435644)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード熱工学 / ナノスケール伝熱 / 自己組織化単分子膜 / 計算物理 / 分子熱流体 / 分子動力学 / 界面親和性 / 界面輸送特性 / 分子動力学法 / 浸漬仕事 / 輸送現象 / 界面熱抵抗 / 輸送特性 / 有機分子膜
研究成果の概要

本研究では,ソフトな界面を代表する自己組織化単分子膜(SAM)を介した界面親和性を定量評価する手法を確立し,有機分子薄膜材料の分子スケール構造や化学的特性に起因する界面親和性発現のメカニズムを定量的に明らかにすることを目標に研究を行った.特に,分子動力学法を用いて,固体基盤上での液滴濡れ挙動について,複数のSAMや溶媒種に対して明らかにした.また,現在得られる実験結果との比較を行い,実験データとの差異についても考察を行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

分子シミュレーションを用いた有機分子膜と溶媒間に発現する界面親和性を定量評価する研究はこれまで報告例がなく,測定に関する新しい方法論の開発や本研究成果から得られる新たな知見は学術的にも産業分野にも幅広い波及効果が見込まれる.有機材料によるボトムアップ手法を用いた表面修飾,表面処理技術は,生産性やコスト的な面でもメリットが大きく,対象となる固体表面に対して自在に所望の機能性を付与できる界面修飾技術には,大きな産業需要が期待される.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Interpretation of Young’s equation for a liquid droplet on a flat and smooth solid surface: Mechanical and thermodynamic routes with a simple Lennard-Jones liquid2019

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Yasutaka、Kusudo Hiroki、Surblys Donatas、Omori Takeshi、Kikugawa Gota
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 150 号: 4 ページ: 044701-044701

    • DOI

      10.1063/1.5053881

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermal energy transport over the solvent interface of self-assembled monolayers with different fluorination2017

    • 著者名/発表者名
      Gota Kikugawa, Mitsuru Nemoto, Taku Ohara
    • 雑誌名

      Proceedings of the Asian Conference on Thermal Sciences 2017

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Molecular mechanism for thermal boundary conductance over fluorinated SAM-solvent interfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Nemoto, Gota Kikugawa, Takeshi Bessho, Seiji Yamashita, Taku Ohara
    • 雑誌名

      Proceedings of the 4th International Forum on Heat Transfer

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 有機分子修飾膜界面における固液親和性の分子動力学的研究2018

    • 著者名/発表者名
      菊川豪太, 菅原大樹, 小原拓
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermal energy transport over the solvent interface of self-assembled monolayers with different fluorination2017

    • 著者名/発表者名
      Gota Kikugawa, Mitsuru Nemoto, Taku Ohara
    • 学会等名
      The Asian Conference on Thermal Sciences 2017
    • 発表場所
      Jeju (Korea)
    • 年月日
      2017-03-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal Boundary Conductance and Energy Transfer Modes over the Interfaces of Various Self-assembled Monolayers and Solvents: A Molecular Dynamics Study2017

    • 著者名/発表者名
      Gota Kikugawa, Mitsuru Nemoto, Taku Ohara
    • 学会等名
      Ninth JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular mechanism for thermal boundary conductance over fluorinated SAM-solvent interfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Nemoto, Gota Kikugawa, Takeshi Bessho, Seiji Yamashita, Taku Ohara
    • 学会等名
      The 4th International Forum on Heat Transfer
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-11-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フッ素系SAM-溶媒界面における熱輸送特性に対するフルオロカーボン長さの影響2016

    • 著者名/発表者名
      根本充, 菊川豪太, 別所毅, 山下征士, 小原拓
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] フルオロカーボン系SAMと各種溶媒の界面熱輸送と界面親和性に関する分子論的研究2016

    • 著者名/発表者名
      菊川豪太, 根本充, 別所毅, 山下征士, 小原拓
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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