| 研究課題/領域番号 |
19K21935
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分19:流体工学、熱工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 岡山大学 (2021)
大阪市立大学 (2019-2020) |
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研究代表者 |
藤原 正澄 岡山大学, 学術研究院自然科学学域, 研究教授 (30540190)
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| 研究分担者 |
遠藤 達郎 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40432017)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | 蛍光ナノダイヤモンド / ブラウン運動 / 流体力学 / ナノ流路 / 量子センシング / ナノ流体 / フォトニック結晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、バルク流体力学が適用不可能なナノスケールでの流体挙動を、プローブナノ粒子を用いてその場でリアルタイムに観測する事で、これまで観測が困難であったナノ空間中の流体挙動を実験的に明らかにする事を目的とする。そのために、代表者らが実現した蛍光ダイヤモンドナノ粒子の並進、および、回転ブラウン運動計測を、脂質二重膜でシールしたナノ細孔中の粒子に適用して、ナノスケールの流体挙動を計測する技術を確立する。本手法は、これまで有効な手法が乏しかったナノ空間の流体挙動をその場観察する革新的な計測技術として、高い挑戦性と価値を有する。
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| 研究成果の概要 |
100 nm程度以下のナノ空間やナノ流路における流体の挙動は，粘性抵抗が著しく増大することやサイズが流体のデバイ長と同程度になるため，マクロスケールとは大きく異なる挙動を示す．このナノスケール流体力学の実験研究のボトルネックとなるのが，微小空間での流体の流れを解析する技術である．本研究では，蛍光ナノダイヤモンド粒子をプローブとしてポリマーナノ構造中（ナノ細孔）に導入し，ナノ粒子の回転および並進ブラウン運動の変化を同時観察することを目的として研究を行った．蛍光ナノダイヤモンド粒子のスピン信号がpHや励起光強度変化にどのように応答するかを明らかとし，ナノ細孔にナノ粒子を導入することにも成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、ナノスケールの流体力学研究、および、それが密接に関連する生体微小構造などでの流体挙動に関する研究に新しい分析手法を提供しようとする試みである。この技術が実現できれば、現在中心的に利用される電気泳動などによるバルクスケールの観察や電子顕微鏡による静的な構造観察に加えて、光学顕微鏡という汎用性の高いシステムにおいて、その場ダイナミクス測定が可能となると期待される。これにより、流体力学のより深い理解が得られるだけでなく、蛋白質における分子輸送への応用など将来的には創薬や触媒開発研究を下支えする分析技術となることも期待される。
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