化学走性機能を有するマイクロ化学システムの創成

• 研究課題/領域番号: 21685020
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 大阪大学 (2011); 同志社大学 (2009-2010)
• 研究代表者: 伴 貴彦 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 講師 (60454485)
• 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: 23,010千円 (直接経費: 17,700千円、間接経費: 5,310千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2009年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: 化学走性 / Korteweg力 / ベシクル / 水性二相系 / 自発運動 / 分子集合体 / 相分離 / 非線形非平衡現象 / 非平衡開放系 / 界面エネルギー / Korteweg 力 / 相変化

研究概要

従来の外場を印加したり、化学修飾した基板を用いたり、特定の培養液中でのみ実現するような限られた条件ではなく、環境にやさしい生体適合性物質である水性二相系を用いて、自発的に運動する人工細胞の開発に成功した。この運動の駆動力であるKorteweg効果は、100年以上前に理論的に予測されながら、包括的な実験がほとんどなされていなかった。このような背景の下、本研究により世界で初めて実験的に実証し、人工細胞の運動制御への技術移転に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Composition-dependent shape changes of self-propelled droplets in a phase-separating system (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ban, T. Yamada, A. Aoyama, Y. Takagi, Y. Okano
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: vol.8 ページ: 3908-3916
• [雑誌論文] Composition-dependent shape changes of self-propelled droplets in a phase-separating system (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Ban, T.Yamada, A.Aoyama, Y.Takagi, Y.Okano
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 8 号: 14 ページ: 3908-3916
  • DOI: 10.1039/c2sm07176b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion-selective Marangoni instability coupled with the nonlinear adsorption/ desorption rate (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Hosohama, K. Megumi, S. Terakawa, J. Nishimura, Y. Iida, T. Ban, A. Shioi
  • 雑誌名: Langmuir 巻: vol.27 ページ: 14131-14142
• [雑誌論文] Spontaneous Periodic Pulsation of Contact Lines in Oil/ Water System-Frequency Control with Divalent Cations and Applied Voltage- (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Oomiya, D. Mori, T. Ban, A. Shioi
  • 雑誌名: Journal of Colloid and Interface Science 巻: vol.362 ページ: 553-559
• [雑誌論文] Spontaneous periodic pulsation of contact line in oil/water system-Frequency control with divalent cations and applied voltage (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Oomiya, D.Mori, T.Ban, A.Shioi
  • 雑誌名: Journal of Colloid and Interface Science 巻: 362 号: 2 ページ: 553-559
  • DOI: 10.1016/j.jcis.2011.06.075
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion-Selective Marangoni Instability Coupled with the Nonlinear Adsorption/Desorption Rate (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Hosohama, K.Megumi, S.Terakawa, J.Nishimura, Y.Iida, T.Ban, A.Shioi
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 27 号: 23 ページ: 14131-14142
  • DOI: 10.1021/la203145f
  • 査読あり
• [雑誌論文] 過酸化水素水中での白金粒子の運動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中和哉、伴貴彦、塩井章久
  • 雑誌名: 化学と教育 巻: 59 ページ: 12-15
• [雑誌論文] Self-Generated Motion of Droplets Induced by Korteweg Force (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ban, A Aoyama, T. Matsumoto
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: vol.39 ページ: 1294-1296
  • NAID: 10027468584
• [雑誌論文] Autonomously Moving Colloidal Objects that Resemble Living Matte (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Shioi, T. Ban, Y. Morimune
  • 雑誌名: Entropy 巻: vol.12 ページ: 2308-2332
• [雑誌論文] Autonomous Motion of Vesicles via Ion Exchange (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Miura, H. Oosawa, M. Sakai, Y. Syundo, T. Ban, A. Shioi
  • 雑誌名: Langmuir 巻: vol.26 ページ: 1610-1618
• [雑誌論文] Traveling Wave Patterns Reproduced by a Simple Model for Oil/ water Interface-Transducer of Chemical Potential into Work- (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Morimune, T. Sugiyama, T. Ban, A. Shioi
  • 雑誌名: International Journal of the Society of Materials Engineering for Resources 巻: vo. 17 ページ: 115-119
• [雑誌論文] Self-Generated Motion of Droplets Induced by Korteweg Force (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Ban, A Aoyama, T.Matsumoto
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 39 ページ: 1294-1296
  • NAID: 10027468584
  • 査読あり
• [雑誌論文] Traveling Wave Patterns Reproduced by a Simple Model for Oil/water Interface-Transducer of Chemical Potential into Work- (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Morimune, T.Sugiyama, T.Ban, A.Shioi
  • 雑誌名: International Journal of the Society of Materials Engineering for Resources 巻: 17 ページ: 115-119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autonomously Moving Colloidal Objects that Resemble Living Matter (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Shioi, T.Ban, Y.Morimune
  • 雑誌名: Entropy 巻: 12 ページ: 2308-2332
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autonomous Motion of Vesicle via Ion Exchange (2010)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Miura, Hideaki Oosawa, Makoto Sakai, Yukitoshi Syundou, Takahiko Ban, Akihisa Shioi
  • 雑誌名: Langmuir 26 ページ: 1610-1618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous Motion of a Droplet Evolved by Resonant Oscillation of a Vortex Pair (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ban, Y. Hatada, K. Takahashi
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: vol.79 ページ: 316021-3160212
• [学会発表] Korteweg力によって駆動する液滴の変形ダイナミクス (2012)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦, 牧野彰太, 石井亮次, 高木洋平, 岡野泰則
  • 学会等名: 第67回日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] Korteweg力による液滴の自発運動に関する数値解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 牧野彰太, 石井亮二, 伴貴彦, 高木洋平, 岡野泰則
  • 学会等名: 化学工学会第77年会
  • 発表場所: 工学院大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 深海からのメタンガス流出に及ぼすバイトレート形成過程の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高木洋平, 伴貴彦, 岡野泰則, 國包悟, 河原翔, 加藤直三, 大垣一成
  • 学会等名: 化学工学会第77年会
  • 発表場所: 工学院大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 微粒子沈殿帯の動的なパターン形成に及ぼすpHの影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦, 櫻井理恵, 八野田翔子, 高木洋平, 岡野泰則
  • 学会等名: 化学工学会第77年会
  • 発表場所: 工学院大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] InxGa1-xSb混晶半導体結晶成長過程に及ぼす重力及び炉内温度勾配の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 延岡雅弘, 高木洋平, 伴貴彦, 岡野泰則, 早川泰弘, 田中昭
  • 学会等名: 化学工学会第77年会
  • 発表場所: 工学院大学
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] Korteweg力によるベシクルの自発運動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩村和哉, 伴貴彦, 高木洋平, 岡野泰則
  • 学会等名: 第14回化学工学会学生発表会宇部大会
  • 発表場所: 宇部高専
  • 年月日: 2012-03-03
• [学会発表] 相分離過程における液滴挙動に及ぼす構成分子の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石井亮次, 伴貴彦, 高木洋平, 岡野泰則
  • 学会等名: 第4回化学工学3支部合同福井大会
  • 発表場所: ホテルフジタ福井
  • 年月日: 2011-12-08
• [学会発表] ハイドロサーマルウェーブ現象における回転場と磁場の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 二星陽帥, 高木洋平, 伴貴彦, 岡野泰則, 水口尚
  • 学会等名: 第4回化学工学3支部合同福井大会
  • 発表場所: ホテルフジタ福井
  • 年月日: 2011-12-08
• [学会発表] Korteweg力によって自発的に運動する液滴の変形能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦, 山田智博, 高木洋平, 岡野泰則, 塩井章久
  • 学会等名: 化学工学会第43回秋季大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 化学マランゴニ不安定性がイオン種に依存する機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 恵慶太郎, 寺川修史, 西村純哉, 飯田洋平, 伴貴彦, 塩井章久
  • 学会等名: 化学工学会第43回秋季大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Korteweg力による液滴の自発運動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦, 山田智博, 高木洋平, 岡野泰則
  • 学会等名: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Korteweg力による液滴の変形のダイナミクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田智博, 伴貴彦, 塩井章久
  • 学会等名: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Korteweg力によって発生する液滴の自己推進運動とその変形能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦
  • 学会等名: 非平衡系の物理-ミクロとマクロの架け橋
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-08-19
• [学会発表] 接触線運動をともなうガラス表面親疎水性の擬周期変動とイオン依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大宮克仁, 清島佐久馬, 伴貴彦, 塩井章久
  • 学会等名: 化学工学会第76年会
  • 発表場所: 東京農工大学(Web開催)
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] Korteweg力によって発生する自己推進型液滴の流動および物質移動特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦, 山田智博, 塩井章久
  • 学会等名: 化学工学会第76年会
  • 発表場所: 東京農工大学(Web開催)
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] 振動数が電位差とイオンに依存する油水界面接触線のパルス的運動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大宮克仁, 清島佐久馬, 伴貴彦, 塩井章久
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (日本化学会第91春季年会(2011)講演予稿集(紙上開催))
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] Korteweg力によって生じる変形能を持った液滴の自走運動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦, 山田智博, 塩井章久
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: (日本化学会第91春季年会(2011)講演予稿集(紙上開催))
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] 過酸化水素水中での白金粒子の運動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 沖田直晃, 桑原智也, 神丸慎哉, 伴貴彦, 塩井章久
  • 学会等名: 第20回「非線形反応と協同現象」研究会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島市)
  • 年月日: 2011-01-08
• [学会発表] 油水界面運動にイオン種依存性が現れる理由 (2011)
  • 著者名/発表者名: 恵慶太郎, 寺川修史, 大宮克仁, 宮岡哲也, 西村純哉, 飯田洋平, 清島佐久馬, 高林弘行, 伴貴彦, 塩井章久
  • 学会等名: 第20回「非線形反応と協同現象」研究会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島市)
  • 年月日: 2011-01-08
• [学会発表] Korteweg力によって発生する液滴の自己推進運動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦、山田智博、塩井章久
  • 学会等名: 第20回「非線形反応と協同現象」研究会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島市)
  • 年月日: 2011-01-08
• [学会発表] Shape transitions of self-propelled droplets induced by Korteweg force (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ban, T. Yamada
  • 学会等名: Engineering of Chemical Complexity
  • 発表場所: Berlin, Germany
• [学会発表] Shape Transitions of Self-propelled Droplets Induced by Korteweg Force (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Ban, T.Yamada
  • 学会等名: Engineering of Chemical Complexity
  • 発表場所: Harnack House (Berline)
• [学会発表] Spontaneous opening and closing of a hole in pH-responsive liquid membrane (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Ban, Y.Furumichi, R.Haba, A
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Convention Center (Honolulu)
  • 年月日: 2010-12-18
• [学会発表] Shape Transitions of Self-Propelled Droplets Induced by Korteweg Force (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Ban, A.Aoyama, A.Shioi
  • 学会等名: 上海市化学化工学会・関西支部 第4回若手研究交流会
  • 発表場所: 上海中科院上海有機化学研究所(上海)
  • 年月日: 2010-11-10
• [学会発表] Chemical and Electrochemical Control of Pulse-like Motion of Contact Line (2010)
  • 著者名/発表者名: Katsuhito Ohmiya, Yuuki Dohmae, Takahiko Ban, Akihisa Shioi
  • 学会等名: International Conference on Nanoscopic Colloid and Surface Science
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場(千葉市)
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] 散逸系における液滴の運動モード変化とエントロピー生成速度の関係 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦, 堀江和樹, 塩井章久
  • 学会等名: 化学工学会第42回秋季大会
  • 発表場所: 同志社大学(京都市)
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] 化学反応で自律運動する微粒子とベシクル (2010)
  • 著者名/発表者名: 西垣慈治, 田中和哉, 伴貴彦, 塩井章久
  • 学会等名: 化学工学会第42回秋季大会
  • 発表場所: 同志社大学(京都市)
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] pH応答型自走液滴とその液膜の周期的な穴の開閉 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦・古道裕樹・羽場隆介・塩井章久
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学(東大阪市)
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] Korteweg 力によって生じる液滴の自走運動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦・松本卓也・青山愛・塩井章久
  • 学会等名: 化学工学会第75回年会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島市)
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] 自発的に生じる液膜の周期的な穴の開閉 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦・古道裕樹・塩井章久
  • 学会等名: 化学工学会第75回年会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島市)
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] Spontaneous opening and closing of a hole in pH-responsive liquid membrane (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ban, Y. Furumichi, R. Haba, A. Shioi
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Honolulu, America
• [学会発表] Self-generated motion of droplets induced by Korteweg force (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ban
  • 学会等名: Gordon Research Conferences on Oscillations & Dynamic Instabilities in Chemical Systems
  • 発表場所: Lucca, Italy
• [学会発表] Shape Transitions of Self-Propelled Droplets Induced by Korteweg Force (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ban, A. Aoyama, A. Shioi
  • 学会等名: 上海市化学化工学会・関西支部,第4回若手研究交流会
  • 発表場所: 上海,中国
• [学会発表] Self-generated motion of droplets induced by Korteweg force (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Ban
  • 学会等名: Gordon Research Conferences on Oscillations & Dynamic Instabilities in Chemical Systems
  • 発表場所: II Ciocco Hotel and Resort (Lucca)
• [学会発表] Propagation of precipitation bands in agar gel with redissolution (2009)
  • 著者名/発表者名: 鈴木克幸, 伴貴彦, 塩井章久
  • 学会等名: 上海市化学化工学会・関西支部 第3回若手研究交流会
  • 発表場所: 大阪科学技術センター(大阪市)
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] Chemical control of droplet motion (2009)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦
  • 学会等名: Solvay International Workshop on Chemo -hydrodynamic patterns and instabilities
  • 発表場所: ブリュッセル自由大学(ブリユツセル)
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] 微粒子沈殿帯が描く動的ならせん波形と化学乱流 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦, 鈴木克幸, 八野田翔子, 櫻井理恵, 塩井章久
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] pHによる液滴運動の制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 古道裕樹・羽場隆介・塩井章久・伴貴彦
  • 学会等名: 化学工学会第41回秋季大会
  • 発表場所: 広島大学(東広島市)
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 微粒子沈殿帯の動的ならせん模様および化学乱流 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伴貴彦・鈴木克幸・八野田翔子・櫻井理恵・塩井章久
  • 学会等名: 化学工学会米沢大会
  • 発表場所: 山形大学(米沢市)
  • 年月日: 2009-08-10
• [学会発表] Chemical control of droplet motion (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ban
  • 学会等名: Solvay International Workshop on Chemo-hydrodynamic patterns and instabilities
  • 発表場所: Brussels, Belgium
• [学会発表] Autonomous contact-line motion of oil/ water system-Ionic and Electrochemical Control- (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Shioi, T. Ban, D. Mori, K. Oomiya
  • 学会等名: 23rd Conference of the European Colloid and Interface Society
  • 発表場所: Antalya, Turky
• [備考]
  • URL: http://www.cheng.es.osaka-u.ac.jp/okanolab/home.html