界面張力誘起混合による化学反応促進と反応メカニズム解明

• 研究課題/領域番号: 24K00912
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21040:制御およびシステム工学関連
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 古谷 正裕 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80371342)
• 研究分担者: 秋津 貴城 東京理科大学, 理学部第二部化学科, 教授 (80348812) ; 鈴木 美穂 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60222064) ; 田中 大器 早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (60780195)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2026年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2025年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2024年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
• キーワード: マイクロチャンネル / MEMS / 反応促進 / 反応選択性 / 数値流体力学

研究開始時の研究の概要

流路幅が髪の毛（百マイクロメートル）程度のマイクロチャンネルは、顕微鏡で化学反応過程をリアルタイムに観察しやすいという特長がある。特に液滴流とすることで反応生成物が流路に堆積することがないが、流れが層流となることで、流体混合が制限される。本研究では微小液滴の曲率半径が小さいことから、複数液滴を合体させたときに大きな界面張力が発生することを混合促進に活用する。数値流体力学シミュレーションと実験との両輪で液滴内の対流を効率的に促進する形状と流動条件を探索する。これにより反応速度と選択性を向上させ、従来合成が困難であった物質の創成することを目指す。