ナノチャネル異方性電気二重層空間における超解像流動計測

• 研究課題/領域番号: 24686024
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 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, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20600919)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円); 2014年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2013年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2012年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
• キーワード: マイクロ・ナノデバイス / 流体 / 流体工学

研究成果の概要

近年、光の波長よりも小さい10-100 nmの空間を利用したナノ流体工学が進展しつつあり、表面効果が顕在化する極微小空間の流動を理解するための時空間流動計測法が課題となっている。本研究では、ナノ空間で支配的な表面の効果を踏まえて、ナノ粒子と壁面近傍100 nmのエバネッセント光を用いたナノ流路の流速分布計測法を確立することを目的とした。ナノ流路を流れるナノ粒子を高精度で検出するための計測システムを開発した。これにより、ナノ粒子の非一様な濃度分布および拡散係数低下と拡散異方性など、ナノ空間ならではの粒子挙動を明らかにし、計測法確立に極めて重要な知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Behavior of nanoparticles in extended nanospace measured by evanescent wave-based particle velocimetry (2015)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 87 号: 8 ページ: 4087-4091
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.5b00485
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Extended-nanofluidics: Fundamental Technologies, Unique liquid properties, and Application in Novel Chemical and Bio Analysis Methods and Devices (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Mawatari, Yutaka Kazoe, Yuriy Pihosh, Hisashi Simizu, Takehiko Kitamori
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: - 号: 9 ページ: 4068-4077
  • DOI: 10.1021/ac4026303
  • 査読あり
• [雑誌論文] 窒化ホウ素ナノチューブで発電する？－ナノ流体デバイスの構築と電流測定－ (2014)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕
  • 雑誌名: 化学 巻: 69 ページ: 60-61
• [雑誌論文] Combined laser-based measurements for micro- and nanoscale transport phenomena (2014)
  • 著者名/発表者名: Hishida, K., Ichiyanagi, M., Kazoe, Y. & Sato, Y
  • 雑誌名: Heat Transfer Engineering 巻: Vol.35, No.2 号: 2 ページ: 125-141
  • DOI: 10.1080/01457632.2013.812481
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evanescent Wave-Based Particle Tracking Velocimetry for Nanochannel Flows (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Keizo Iseki, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 85 号: 22 ページ: 10780-10786
  • DOI: 10.1021/ac401964h
  • 査読あり
• [雑誌論文] An active valve incorporated into a microchip using a high strain electroactive polymer (2013)
  • 著者名/発表者名: Yo Tanaka, Tomohiro Fujikawa, Yutaka Kazoe, Takehiko Kitamori
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B 巻: 184 ページ: 163-169
  • DOI: 10.1016/j.snb.2013.04.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] 拡張ナノ流路における流速分布計測法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕, 井関恵三, 馬渡和真, 北森武彦
  • 雑誌名: ナノ学会会報 巻: 12 ページ: 3-6
• [雑誌論文] A particle tracking velocimetry for extended nanochannel flows using evanescent wave illumination (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Keizo Iseki, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 雑誌名: Proc. MicroTAS2013 巻: 1 ページ: 104-106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functionalized particle image velocimetry for simultaneous measurements in micro/nanochannel flows (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Kousuke Yamamoto, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 雑誌名: Proc. MicroTAS2013 巻: 1 ページ: 1547-1549
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combined laser-based measurements for micro-and nano-scale transport phenomenon (2013)
  • 著者名/発表者名: Koichi Hishida, Mitsuhisa Ichiyanagi, Yutaka Kazoe, Yohei Sato
  • 雑誌名: Heat Transfer Engineering 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [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] 光の回析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
• [学会発表] Fluid properties of liquid confined in extended-nanochannel (2015)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: The International Workshop on Extended-nano Fluidics
  • 発表場所: The University of Tokyo, Tokyo
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] さらに小さく！10^6と10^9の間・・・拡張ナノ化学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕
  • 学会等名: 先進環境材料・デバイス創製スクール「手のひらに化学工場－マイクロ化学チップコース－」
  • 発表場所: 新川崎・創造のもり, 横浜
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] Measurement of velocity distribution of fluid flows in nanochannel using evanescent wave-based particle velocimetry (2014)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Yojiro Hiramatsu, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: 67th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-11-23 – 2014-11-25
• [学会発表] Dynamics of nanoparticles in extended nanochannel measured by evanescent wave-based particle velocimetry (2014)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: Joint Meeting of the 1st Africa International Biotechnology & Biomedical Conference and the 8th International Workshop on Approaches to Single-Cell Analysis
  • 発表場所: Nairobi, Kenya
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [学会発表] Development of molecular tracer for measuring velocity distribution in extended nanochannels (2014)
  • 著者名/発表者名: Yojiro Hiramatsu, Yutaka Kazoe, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: RSC Tokyo International Conference 2014 - Analytical Technology Towards Future Society -
  • 発表場所: Makuhari Messe, Chiba
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [学会発表] Spatially-resolved measurement of nanochannel flows by evanescent wave-based particle tracking (2014)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Keizo Iseki, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: 8th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena
  • 発表場所: Santa Cruz, USA
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-16
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ粒子画像流速計（PIV）・ナノレーザ誘起蛍光法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕
  • 学会等名: 先進環境材料・デバイス創製スクール「微小な「流れ」の速さやpHを観る、測る－ナノ・マイクロ熱流体計測の基礎コース－」
  • 発表場所: 慶應義塾大学、横浜
  • 招待講演
• [学会発表] Study of nanoscale fluid dynamics for novel functional devices (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe
  • 学会等名: Seminar in University of Canterbury
  • 発表場所: Christchurch, New Zealand
  • 招待講演
• [学会発表] Laser-based measurement techniques for interfacial transport phenomena in microchannels (2013)
  • 著者名/発表者名: Koichi Hishida, Mitsuhisa Ichiyanagi, Yutaka Kazoe, Yohei Sato
  • 学会等名: ASME 11th International Conference on Nanochannels, Microchannels, and Minichannels (ICNMM2013)
  • 発表場所: Hokkaido University, Hokkaido
  • 招待講演
• [学会発表] Study of pressure driven flow profile in extended nanochannel by evanescent wave-based particle tracking method (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Keizo Iseki, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: 40th International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques (HPLC 2013)
  • 発表場所: Hobart, Australia
• [学会発表] A particle tracking velocimetry for extended nanochannel flows using evanescent wave illumination (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Keizo Iseki, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: 17th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (MicroTAS2013)
  • 発表場所: Freiburg, Germany
• [学会発表] Functionalized particle image velocimetry for simultaneous measurements in micro/nanochannel flows (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Kousuke Yamamoto, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: 17th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (MicroTAS2013)
  • 発表場所: Freiburg, Germany
• [学会発表] A particle tracking velocimetry for extended nanochannels using evanescent wave illumination (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Keizo Iseki, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: The 5th International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM2013)
  • 発表場所: Xiamen, China
• [学会発表] Evanescent wave-based particle tracking technique for velocity distribution in extended nanochannel (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Kazoe, Keizo Iseki, Kazuma Mawatari, Takehiko Kitamori
  • 学会等名: The 16th Nanotechnology Conference and Expo (Nanotech2013)
  • 発表場所: Washington D. C., USA
• [学会発表] ナノトレーサ粒子の機能化による多変量粒子画像流速計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕, 山本晃右, 馬渡和真, 北森武彦
  • 学会等名: 可視化情報シンポジウム2013
  • 発表場所: 工学院大学, 東京
• [学会発表] 拡張ナノ流路における流速分布計測法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 嘉副裕, 井関恵三, 馬渡和真, 北森武彦
  • 学会等名: ナノ学会第11回大会
  • 発表場所: 東京工業大学, 東京
• [学会発表] Study on fluid physics of liauid 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, The Univestity of Tokyo, Tokyo, Japan
• [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(Invited)
  • 年月日: 2012-12-14
• [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(Invited)
  • 年月日: 2012-09-01
• [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(Invited)
  • 年月日: 2012-08-16
• [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(Invited)
  • 年月日: 2012-08-13
• [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 Hunan 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 nanocahnnel 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: SendaiInternational 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
• [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, Hisashi Shimizu, Yutaka Kazoe, Takehiko Kitamori
  • 総ページ数: 44
  • 出版者: Springer-Verlag Berlin Heidelberg
• [図書] 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: Micro and extended-nano fluidics and optics for chemical and bioanalytical technology
• [備考] 北森研究室ホームページ
  • 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/