液体およびその界面における分子スケールヘテロ構造と熱・運動量・物質輸送特性

• 研究課題/領域番号: 21560199
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 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: 小原 拓 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40211833)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2009年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 輸送特性 / 分子動力学 / 液体 / 界面 / 熱伝導 / 物質輸送

研究概要

ナノスケール熱流体の新たな機能を見出し、そのメカニズムを解明して応用につなげようとする全体構想のもと、主に典型的なポリマー液体である直鎖アルカン液体や代表的なソフトマターである脂質二重膜(細胞膜のモデル)を主な対象として、界面などヘテロな状況において形成される分子スケール構造が示す輸送特性(特に熱・運動量)の特異性を分子動力学シミュレーションにより解析し、その支配メカニズムを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Heat conduction in chain polymer liquids : Molecular dynamics study on the contributions of inter-and intramolecular energy transfer (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ohara, Tan C.-Y., D. Torii, G. Kikugawa and N. Kosugi
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 135 ページ: 34507-34507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat conduction in chain polymer liquids : Molecular dynamics study on the contributions of inter- and intramolecular energy transfer (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Ohara, et al
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 135 号: 3 ページ: 34507-34507
  • DOI: 10.1063/1.3613648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of the nanostructural geometry at a liquid-solid interface on the interfacial thermal resistance and the liquid molecular non-equilibrium behaviors (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Shibahara, T.Ohara
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology 巻: 6 ページ: 247-255
  • NAID: 130001034900
  • 査読あり
• [雑誌論文] 液体中の熱伝導:分子動力学による一描像 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小原拓
  • 雑誌名: 伝熱 巻: 50(解説) ページ: 37-43
  • NAID: 10028199964
  • 査読あり
• [雑誌論文] A molecular dynamics study on heat conduction characteristics in DPPC lipid bilayer (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, G. Kikugawa and T. Ohara
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 133 ページ: 154705-154705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular scale mechanism of thermal resistance at solid-liquid interfaces (Influence of interaction parameters between solid and liquid molecules) (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Torii, T.Ohara, K.Ishida
  • 雑誌名: Trans.ASME, J.Heat Transfer 巻: 132 ページ: 12402-12402
  • 査読あり
• [雑誌論文] 長鎖ポリマー液体の熱伝導率:分子間及び分子内エネルギー伝搬の寄与についての分子動力学的研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: タンチアユアン, 鳥居大地, 小杉直央, 菊川豪太, 小原拓
  • 雑誌名: 熱物性 巻: 24 ページ: 134-140
  • NAID: 10026562924
  • 査読あり
• [雑誌論文] A molecular dynamics study on heat conduction characteristics in DPPC lipid bilayer (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Nakano, G.Kikugawa, T.Ohara
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 133 ページ: 154705-154705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular-scale mechanism of thermal resistance at the solid-liquid interfaces : Influence of interaction parameters between solid and liquid molecules (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Torii, T.Ohara, K.Ishida
  • 雑誌名: Trans.ASME, Journal of Heat Transfer 132 ページ: 12402-12402
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular dynamics study on the influences of nanostructure geometry on the energy transport and the local non-equilibrium behavior at the liquid-solid interfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Murakami, et al
  • 学会等名: 8th KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Incheon, Korea
  • 年月日: 2012-03-19
• [学会発表] Thermophysical phenomena in soft matters (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Ohara
  • 学会等名: Japan-China Joint Workshop on Boi, Material and Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan(Invited talk)
  • 年月日: 2012-02-22
• [学会発表] All-atomモデルによるアルカン飽和液中の熱伝導に関する分子動力学シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 羽田城司, 他
  • 学会等名: 第25回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-12-21
• [学会発表] Transportphenomena in soft matters (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ohara, The middle way
  • 学会等名: 7th NSF-JSPSUS-Japan Joint Seminar on Nanoscale TransportPhenomena
  • 発表場所: Shima
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] The middle way : Transport phenomena in soft matters (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Ohara
  • 学会等名: 7th NSF-JSPS US-Japan Seminar on Nanoscale Transport Phenomena
  • 発表場所: Shima, Japan(Keynote)
  • 年月日: 2011-12-01
• [学会発表] 液体メタンの熱伝導を支配する分子動力学機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 羽田城司, 他
  • 学会等名: 第32回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-11-23
• [学会発表] Molecularmomentun transfer characteristics of liquidbehaviors in shear flows (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, G. Kikugawa, T. Ohar
  • 学会等名: 7th International Conferenceon Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] Molecular Momentun Transfer Characteristics of Liquid Behaviors in Shear Flows (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Nakana, G.Kikugawa, T.Ohara
  • 学会等名: 7th Internatilonal Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] 脂質二重膜の熱輸送特性に対する脂質分子種の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中野雄大, 菊川豪太, 小原拓
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2010
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] せん断流中における脂質二重膜の運動量伝搬特性に関する分子動力学的研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中野雄大, 菊川豪太, 小原拓
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] 酸化物固体-溶媒界面における溶質移動に関する2次元自由エネルギー局面 (2010)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 加藤惇平, 小原拓
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] 脂質二重膜の熱伝導特性に対する炭化水素鎖長による影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中野雄大, 菊川豪太, 小原拓
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-05-28
• [学会発表] Effects of intramolecular energy transfer on heat transport characteristic in n-alkane liquids (2009)
  • 著者名/発表者名: タンチアユアン, 小杉直央, 鳥居大地, 菊川豪太, 小原拓
  • 学会等名: ASME 2009 2nd Micro/Nanoscale Heat & Mass Transfer International Conference
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2009-12-20
• [学会発表] Transport phenomena at nano-structured interfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Ohara, M.Shibahara
  • 学会等名: 9th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2009-11-05
• [学会発表] Thermal energy transfer in liquids with ordered/random structures (2009)
  • 著者名/発表者名: 小原拓
  • 学会等名: 6th International Symposium on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2009-11-05
• [学会発表] 脂質二重膜の熱伝導特性に関する分子動力学解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野雄大、菊川豪太、小原拓
  • 学会等名: 第30回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] ポリマー液体の熱伝導率に対する分子内エネルギー伝搬の寄与 (2009)
  • 著者名/発表者名: タンチアユアン、鳥居大地、小杉直央、菊川豪太、小原拓
  • 学会等名: 第30回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] A molecular dynamics Study on lipid bilayers in shear flows (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野雄大, 菊川豪太, 小原拓
  • 学会等名: 2nd Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] ポリマー液体の熱輸送特性に及ぼす分子内エネルギー伝搬の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: タンチアヨアン、小杉直央、鳥居大地、菊川豪太、小原拓
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会
  • 発表場所: 岩手
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 固体表面近傍の水中における物質輸送特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤惇平、菊川豪太、小原拓、タンチアユアン
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会
  • 発表場所: 岩手
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] せん断流動場における脂質二重膜の運動量輸送特性の異方性に関する分子動力学的研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野雄大、菊川豪太、小原拓
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会
  • 発表場所: 岩手
  • 年月日: 2009-09-17