| 研究課題/領域番号 |
21K06252
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分44040:形態および構造関連
|
|---|
| 研究機関 | 琉球大学 |
|---|
研究代表者 |
広瀬 裕一 琉球大学, 理学部, 教授 (30241772)
|
|---|
| 研究分担者 |
酒井 大輔 北見工業大学, 工学部, 准教授 (10534232)
上杉 薫 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (20737027)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
|
|---|
| キーワード | ナノ構造 / 水棲生物 / 表面物性 / ナノファブリケーション / バイオミメティクス / 生物汚損 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
生物体表のナノ構造の水中における機能はあまり検証されていない。本研究では、水棲無脊椎動物に認められるナノ構造を模倣した合成材料を利用し、水中における接着力、摩擦力を原子間力顕微鏡や二軸センサで計測する。構造表面と平滑表面の比較から、ナノ構造によって生物体表にゴミがくっつきにくくなっている（防汚性）可能性を検証する。多様な無脊椎動物を対象に機能的な体表構造の探索を進め、模倣材料作製と物性計測にフィードバックする。本研究から、水中で有用な多機能性表面の提案に展開できることも期待される。
|
| 研究成果の概要 |
ニップルアレイは高さ100 nm前後の突起のアレイ構造で、様々な動物の体表に認めらる多機能構造である。本研究ではニップルアレイの模倣材料であるモスマイトを用いて、微小粒子に対する表面吸着力・接着力が水中および大気中で低減することを明らかにした。さらに、ナノファブリケーションした高さ120, 200, 400 nmの褶曲構造に対して、ホヤ幼生が12０nm構造に対して負の選択性を示す傾向が示された。また、ウミウシ32種の体表粘液の屈折率と吸収スペクトルを計測し、粘液層が光反射を低減することを示唆した。体表ナノ構造や粘液層は微粒子や生物の付着防除、光反射低減に役立っていると考えられる。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
様々な動物の体表に認められるニップルアレイが水中においても表面吸着力・接着力を低減することから、「汚れにくい表面」を本構造が構成している可能性が示された。泥の粒子などが分散する水中ではこの防汚機能は適応的であると期待される。また、異なるサイズの褶曲構造に対するホヤ幼生の選択性アッセイから、体表ナノ構造において100 nm前後というサイズに機能的な意味があることが示唆されている。生物模倣材料の社会的利用を検討する基礎情報となるだろう。加えて、体表粘液が動物体表に光学的機能を付加している可能性を示し、ナノ構造は粘液層の支持構造としても機能しているかも知れない。
|
