研究課題/領域番号 |
19K04209
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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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)
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研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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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 / 有機分子修飾膜 / 輸送特性 |
研究開始時の研究の概要 |
自己組織化単分子膜(SAM)をはじめとした有機分子薄膜材料は,固体表面の物理化学的特性を分子スケールから柔軟に制御する技術として研究が進んでいる.しかしながら,ソフトな特性を有する有機分子膜表面における界面親和性に対する分子論的メカニズムは必ずしも明らかになっていない.そこで,本研究では分子動力学シミュレーションを解析手段として,有機分子修飾膜が有する分子スケールの特性(構造や力学・化学的性質)がもたらす界面親和性発現のメカニズムを定量評価する方法論を確立する.
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研究成果の概要 |
本研究では,分子動力学法を用いて,ソフトな界面を代表する自己組織化単分子膜(SAM)表面の界面親和性を定量評価する手法を確立し,そ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,一般的に利用される親和性の指標である液滴の接触角のみならず,詳細な界面の相互作用エネルギーや,3相接触線付近に設けた検査面における応力テンソル解析など微視的スケールでの解析手段を確立した.
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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ソフトな有機分子膜と液体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ほとんどなく,その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.特に本研究の基礎的知見は,界面親和性の制御を実現する技術に繋がる.すなわち,有機材料によるボトムアップ手法を用いた表面修飾,表面処理技術に直結し,表面への多機能性の付与やコスト低減などのメリットが大きく,大きな産業需要が期待される.
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