ソフトマテリアルの熱移動過程の熱・分光イメージング

• 研究課題/領域番号: 18J14350
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 劉 芽久哉 東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2018-04-25 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 2019年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 熱イメージング / 赤外分光イメージング / 偏光赤外分光 / ソフトマテリアル / 局所熱伝導計測 / 電子線リソグラフィー / ナノ薄膜 / 相転移 / 輻射率

研究実績の概要

本研究は、ソフトマテリアル(高分子関連材料、有機材料、生体関連材料)の熱移動過程を、赤外線カメラを用いた赤外分光イメージングと熱イメージングによって可視化することを目的とした研究である。これまでの研究で、透過型、及び反射型の赤外分光イメージングと熱イメージングの統合システムを構築し、低分子化合物の相転移過程の可視化、マイクロ流路内での化学反応に伴う発熱、物質拡散の可視化を実現してきた。本年度は、このシステムの赤外分光イメージングを偏光赤外分光に拡張し、化合物分布だけでなくそれぞれの官能基に特有の双極子モーメントが、どの方向にどの程度配向しているかの分布を可視化できるイメージングシステムへと改良した。本イメージングシステムは、赤外光源、分光器、光学チョッパーからなる、赤外分光の光学系と、顕微レンズを搭載した赤外線カメラによるミクロスケール熱イメージングシステムを統合した測定装置で、上記の拡張にあたっては入射側の光学系にワイヤーグリッド偏光子を導入した。この偏光子を０～180°の間の4か所以上の角度で固定して、スペクトルを測定することで、サンプルの角度依存性の情報を持った赤外吸収、反射スペクトルを測定することが可能である。これら複数の角度でのスペクトルを統合的に解析することで、取得した画像上での配向の向き、配向の度合いを定量的に求めることができる。今回は第一段階のサンプルとして、延伸した高分子フィルムなどを用いて赤外線カメラによる偏光赤外分光イメージングと熱イメージングの同時測定を検証した。今後は、より配向状態が不均一な系を対象として研究を進め、ソフトマテリアル内部の異方的な構造分布と、それによって発現される指向性を持った熱の移動の可視化を目指す。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] マックス・プランク研究所(ドイツ)
• [雑誌論文] Temperature-Dependent Thermoelastic Anisotropy of the Phenyl Pyrimidine Liquid Crystal (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryu Meguya、Cang Yu、Wang Zuyuan、Fytas George、Morikawa Junko
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 123 号: 28 ページ: 17148-17154
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b04270
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Infrared Polariscopy Imaging of Linear Polymeric Patterns with a Focal Plane Array (2019)
  • 著者名/発表者名: Honda Reo、Ryu Meguya、Moritake Masayuki、Bal?ytis Armandas、Mizeikis Vygantas、Vongsvivut Jitraporn、Tobin Mark J.、Appadoo Dominique、Li Jing-Liang、Ng Soon Hock、Juodkazis Saulius、Morikawa Junko
  • 雑誌名: Nanomaterials 巻: 9 号: 5 ページ: 732-732
  • DOI: 10.3390/nano9050732
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hyperspectral mapping of anisotropy (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryu Meguya、Honda Reo、Bal?ytis Armandas、Vongsvivut Jitraporn、Tobin Mark J.、Juodkazis Saulius、Morikawa Junko
  • 雑誌名: Nanoscale Horizons 巻: 4 号: 6 ページ: 1443-1449
  • DOI: 10.1039/c9nh00340a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Near-Field IR Orientational Spectroscopy of Silk (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryu Meguya、Honda Reo、Reich Aina、Cernescu Adrian、Li Jing-Liang、Hu Jingwen、Juodkazis Saulius、Morikawa Junko
  • 雑誌名: Applied Sciences 巻: 9 号: 19 ページ: 3991-3991
  • DOI: 10.3390/app9193991
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Laser-Inscribed Stress-Induced Birefringence of Sapphire (2019)
  • 著者名/発表者名: Fan Hua、Ryu Meguya、Honda Reo、Morikawa Junko、Li Zhen-Ze、Wang Lei、Maksimovic Jovan、Juodkazis Saulius、Chen Qi-Dai、Sun Hong-Bo
  • 雑誌名: Nanomaterials 巻: 9 号: 10 ページ: 1414-1414
  • DOI: 10.3390/nano9101414
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nanoscale optical and structural characterisation of silk (2019)
  • 著者名/発表者名: RYU, Meguya; HONDA, Reo;Cernescu, Adrian;Vailionis, Arturas; Balcytis, Armandas; Vongsvivut, Jitraporn; Li, Jing-Liang; Linklater, Denver ; Ivanova, Elena; Mizeikis, Vygantas, Tobin, Mark; MORIKAWA, Junko; JUODKAZIS, Saulius
  • 雑誌名: Beilstein J. Nanotechnol., 巻: 10 ページ: 922-929
  • DOI: 10.3762/bjnano.10.93
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-speed dynamics of temperature distribution in ultrafast (up to 10^8K/s) chip-nanocalorimeters, measured by infrared thermography of high resolution (2019)
  • 著者名/発表者名: Minakov A.、Morikawa J.、Zhuravlev E.、Ryu M.、van Herwaarden A. W.、Schick C.
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 125 号: 5 ページ: 054501-054501
  • DOI: 10.1063/1.5066384
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Paracetamol micro-structure analysis by optical mapping (2018)
  • 著者名/発表者名: HONDA, Reo; RYU, Meguya; BALCYTIS, Armandas; VONGSVIVUTC,Jitraporn; TOBIN, Mark; JUODKAZIS, Saulius; MORIKAWA, Junko
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 473 ページ: 127-132
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.12.121
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Simple multi-wavelength imaging of birefringence:case study of silk (2018)
  • 著者名/発表者名: HONDA, Reo; RYU, Meguya; LI, Jing-Liang;MIZEIKIS, Vygantas; JUODKAZIS, Saulius; MORIKAWA, Junko
  • 雑誌名: Sci. Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 17652-17652
  • DOI: 10.1038/s41598-018-36114-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Thermal effect on dispersive infrared spectroscopic imaging of prostate cancer tissue (2018)
  • 著者名/発表者名: Song Cai L.、Ryu Meguya、Morikawa Junko、Kothari Archana、Kazarian Sergei G.
  • 雑誌名: Journal of Biophotonics 巻: 11 号: 12
  • DOI: 10.1002/jbio.201800187
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nonthermal plasma synthesis of silicon nanoparticles and their thermal transport properties (2018)
  • 著者名/発表者名: Juangsa Firman Bagja、Ryu Meguya、Morikawa Junko、Nozaki Tomohiro
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 51 号: 50 ページ: 505301-505301
  • DOI: 10.1088/1361-6463/aae3a6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Micro-thermocouple on nano-membrane: thermometer for nanoscale measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Balcytis Armandas、Ryu Meguya、Juodkazis Saulius、Morikawa Junko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 6324-6324
  • DOI: 10.1038/s41598-018-24583-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Calibration Procedure for Attenuation Coefficient Measurements in Highly Opaque Media Using Infrared Focal Plane Array (IRFPA) Spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Kirchner Sara、Narinsamy Sebastien、Sommier Alain、Romano Marta、Ryu Meguya、Morikawa Junko、Leng Jacques、Batsale Jean-Christophe、Pradere Christophe
  • 雑誌名: Applied Spectroscopy 巻: 72 号: 2 ページ: 177-187
  • DOI: 10.1177/0003702817736320
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of the adhesive properties of carbon nanotube- and graphene oxide nanoribbon-dispersed aliphatic epoxy resins based on the Maxwell model (2018)
  • 著者名/発表者名: Shioya M.、Kuroyanagi Y.、Ryu M.、Morikawa J.
  • 雑誌名: International Journal of Adhesion and Adhesives 巻: 84 ページ: 27-36
  • DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2018.01.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3D printed polarizing grids for IR-THz synchrotron radiation (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryu Meguya、Linklater Denver、Hart William、Balcytis Armandas、Skliutas Edvinas、Malinauskas Mangirdas、Appadoo Dominique、Tan Yaw-Ren Eugene、Ivanova Elena P、Morikawa Junko、Juodkazis Saulius
  • 雑誌名: Journal of Optics 巻: 20 号: 3 ページ: 035101-035101
  • DOI: 10.1088/2040-8986/aaa6fb
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Temperature Wave Spectrum Analysis and its Application to the Phase Transition of Liquid Crystal (2018)
  • 著者名/発表者名: Meguya Ryu, Junko Morikawa
  • 学会等名: Lahnwitzseminar2018
  • 国際学会
• [学会発表] Novel instrumentation of thermo-spectroscopy; combination of reflectance and transmittance mode applied to the crystallization process on the nano-membrane (2018)
  • 著者名/発表者名: Meguya Ryu, Junko Morikawa
  • 学会等名: 14th Quantitative Infrared Thermography Conference
  • 国際学会
• [学会発表] M. Ryu, T. Sato, S. Kirchner, M. Romano, J. C. Batsale, C. Pradere, J. Morikawa (2018)
  • 著者名/発表者名: Micro-scale temperature measurement at the co-flow interface in the micro-fluidics device
  • 学会等名: 14th Quantitative Infrared Thermography Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 温度波スペクトル解析の液晶相転移への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 劉 芽久哉, 本多 秀彦, 森川 淳子
  • 学会等名: 熱測定学会
• [学会発表] ナノ薄膜上の n -アルカン相転移の熱スペクトルイメージング (2018)
  • 著者名/発表者名: 劉 芽久哉, 森川 淳子
  • 学会等名: 熱測定学会
• [備考] Combining the Malus and Beer-Lambert Laws
  • URL: https://www.osa-opn.org/home/articles/volume_30/december_2019/features/optics_in_2019/
• [備考] ナノ薄膜上に高速応答の温度センサーを製作
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2018/041484.html