分子気体力学的なクヌッセン力により駆動するマイクロ物体輸送機構の構築

• 研究課題/領域番号: 17K06141
• 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: 流体工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 米村 茂 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (00282004)
• 研究分担者: 山口 浩樹 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50432240)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 分子流体工学 / クヌッセン力 / 分子流体力学

研究成果の概要

数値シミュレーションにおいて、マイクロ物体を異なる温度の基板に上から近づけたところ、物体の形状およびその他の条件によって、上向きあるいは下向きのクヌッセン力が得られることを確認し、その力の発生メカニズムを調査した。そして、実験により、物体に作用する力の影響を計測することに成功した。実験系を真空デシケーター内に設置することで圧力の影響も調査し、詳しく特性を解明することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

物体の周りで、気体の平均自由行程程度の長さ（60ナノメートル）程度で温度変化がある場合、物体に働く力がアンバランスになり、物体に力を働かせることが出来る。このことを数値シミュレーションおよび実験により確かめ、その力のメカニズムを調査した。このことの理解が進めば、複雑な機構なしに、温度場を作るだけでマイクロ・ナノサイズの物体を輸送することが出来るようになる。マイクロ・ナノスケールでは複雑な加工が難しいため、シンプルであることが重要なポイントなのである。