微小空間熱物質輸送現象の解明に向けた多変量ナノトレーサの開発

• 研究課題/領域番号: 23656130
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 嘉副 裕 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (20600919)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: マイクロ流 / マイクロ・ナノデバイス / 流体 / 流体工学

研究概要

マイクロ・ナノ流体工学を確立する上で重要な微小空間の熱物質輸送機構を明らかにするために、微小流路における流体の速度および温度・濃度といった輸送の指標となるスカラー量の同時計測法を開発した。ナノ粒子に複数の蛍光分子を修飾する方法を確立することで、スカラー量測定機能を有する多変量ナノトレーサを作成した。これを用いてマイクロ流路における流速とpHの同時計測を行い、本手法の原理を実証した。これにより、ナノスケールの熱物質輸送の定量評価を行うことが初めて可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Evanescent wave-based flow diagnostics (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Minami Yoda
  • 雑誌名: Journal of Fluids Engineering 巻: 135 号: 2 ページ: 21305-21305
  • DOI: 10.1115/1.4023448
  • 査読あり
• [雑誌論文] 光の回折限界を超える超解像の流動可視化計測－マイクロ流体工学からナノ流体工学への展開－ (2012)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕
  • 雑誌名: 日本機械学会熱工学部門ニュースレター 巻: 67 ページ: 2-7
• [雑誌論文] ナノ空間の流動をはかる (2012)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕
  • 雑誌名: 化学とマイクロ・ナノシステム研究会誌 巻: 11 ページ: 22-22
• [雑誌論文] Measurement of the near-wall hindered diffusion of colloidal particles in the presence of an electric field (2011)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Minami Yoda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 99 号: 12 ページ: 124104-124104
  • DOI: 10.1063/1.3643136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental study of the effect of external electric fields on interfacial dynamics of colloidal particles (2011)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Minami Yoda
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 27 号: 18 ページ: 11481-11488
  • DOI: 10.1021/la202056b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of suspended colloidal particles near a wall: Implications for interfacial particle velocimetry (2011)
  • 著者名/発表者名: Minami Yoda, Yutaka Kazoe
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 23 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.3662005
  • 査読あり
• [学会発表] Study on fluid physics of liquid confined in extended nanospaces (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Lixiao Li, Keizo Iseki, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: JSPS Core-to-Core Program Joint Seminar and Specially Promoted Research Joint Symposium “Micro and Extended-Nano Space Chemistry and Perspective of Next-Generation Analytical Devices”
  • 発表場所: Fukutake Hall, Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] エバネッセント波を用いたナノチャネルの速度分布計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕,井関恵三,馬渡和真,杉井康彦,北森武彦
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2012
  • 発表場所: 高知大学,高知.
• [学会発表] Measurement of pressure-driven flow in extended nanochannel using evanescent wave-based particle tracking technique (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Kazuma Mawatari, Yasuhiko Sugii, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference (IACIS 2012)
  • 発表場所: Sendai InternationalCenter, Sendai, Japan.
• [学会発表] Study of fluid flow in extended-nano channel using evanescent wave based particle tracking (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe
  • 学会等名: JSPS Core-to-Core Program Joint Seminar on Micro/Nano Technology and Surface Chemistry
  • 発表場所: London, England
  • 招待講演
• [学会発表] Measurement of fluid flows in extended nanochannel using evanescent wave illumination (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe
  • 学会等名: JSPS Core-to-Core Program Joint Seminar on Micro/Nano Technology and Biomimetics
  • 発表場所: Zurich, Switzerland
  • 招待講演
• [学会発表] Measurement of fluid flows in extended nanochannel using evanescent wave illumination (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe
  • 学会等名: JSPS Core-to-Core Program Joint Seminar on Micro/Nano Technology and Genomic Engineering
  • 発表場所: Uppsala, Sweden
  • 招待講演
• [学会発表] Evanescent wave particle velocimetry for extended nanochannel flows (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe
  • 学会等名: JSPS Core-to-Core Program Joint Seminar on Micro/Nano Technology and Photonics
  • 発表場所: Singapore, Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] Measurement of velocity distribution in extended nanochannels using particle tracking method (2012)
  • 著者名/発表者名: Keizo Iseki, Yutaka Kazoe, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: RSC Tokyo International Conference -Micro/Nano Technologies for Analysis of Human Health and Diagnostics-
  • 発表場所: Makuhari Messe, Chiba, Japan
• [学会発表] Interfacial dynamics of colloidal particles affected by external electric fields measured by evanescent wave-based particle tracking technique (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Minami Yoda
  • 学会等名: The 10th International Symposium on Electrokinetic Phenomena (ELKIN 10th)
  • 発表場所: Tsukuba University, Tsukuba, Japan
• [学会発表] Measurement of pressure-driven flow in extended nanochannel using evanescent wave-based particle tracking technique (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Kazuma Mawatari, Yasuhiko Sugii, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference (IACIS 2012)
  • 発表場所: Sendai Internationl Center, Sendai, Japan
• [学会発表] エバネッセント波を用いた拡張ナノ流路の速度分布計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕, 井関恵三, 馬渡和真, 杉井康彦, 北森武彦
  • 学会等名: 日本分析化学会第61年会
  • 発表場所: 金沢大学、金沢
• [学会発表] エバネッセント波を用いたナノチャネルの速度分布計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕, 井関恵三, 馬渡和真, 杉井康彦, 北森武彦
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2012
  • 発表場所: 高知大学、高知
• [学会発表] エバネッセント波を用いたナノ流路の速度分布計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕, 馬渡和真, 杉井康彦, 北森武彦
  • 学会等名: 可視化情報シンポジウム2012
  • 発表場所: 工学院大学、東京
• [学会発表] Evanescent wave particle velocimetry in electrokinetically driven flows (2011)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Minami Yoda
  • 学会等名: 9th International Symposium on Particle Image Velocimetry (PIV'11)
  • 発表場所: Kobe University, Kobe, Japan.
• [学会発表] Evanescent-Wave Particle Velocimetry in Electrokinetically Driven Flows (2011)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Minami Yoda
  • 学会等名: Ninth International Symposium on Particle Image Velocimetry
  • 発表場所: Kobe
• [学会発表] 超解像度顕微鏡を用いた拡張ナノチャネル内イオン分布計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕、馬渡和真、杉井康彦、北森武彦
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2011
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 嘉副裕、馬渡和真、杉井康彦、北森武彦 (2011)
  • 著者名/発表者名: ナノPIVによる拡張ナノ流路内の速度分布計測
  • 学会等名: 第24回 化学とマイクロ・ナノシステム研究会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Yutaka Kazoe, Kazuma Mawatari, Yasuhiko Sugii, Takehiko Kitamori (2011)
  • 著者名/発表者名: Measurement of Pressure-Driven Particle Flows in Extended Nanochannel Using Evanescent Wave Illumination
  • 学会等名: 11th Asia-Pacific International Symposium on Microscale Separations and Analysis
  • 発表場所: Tasmania, Australia
• [図書] Progress in Nano photonics 2" Ed. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Mawatari, Yuriy Pihosh, Yutaka Kazoe, Takehiko Kitamori
  • 出版者: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Micro and extended-nano fluidics and optics for chemical and bioanalytical technology in
• [図書] "Micro and extended-nano fluidics and optics for chemical and bioanalytical technology" in “Progress in Nanophotonics 2” Ed. Motoichi Ohtsu (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Mawatari, Yuriy Pihosh, Yutaka Kazoe, Takehiko Kitamori
  • 総ページ数: 44
  • 出版者: Springer-Verlag Berlin Heidelberg
• [図書] Extended- nano fluidic systems for chemistry and biotechnology (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Mawatari, Takehiko Tsukahara,Yo Tanaka, Yutaka Kazoe, Philip Dextras, Takehiko Kitamori
  • 出版者: Imperial College Press
• [備考]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kitamori/
• [備考] 北森研究室ホームページ
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kitamori/
• [備考]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/kitamori/