化学エネルギーで駆動される物質輸送界面の創成

• 研究課題/領域番号: 25708012
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 機能物性化学
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 並河 英紀 山形大学, 理学部, 教授 (30372262)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円); 2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2013年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
• キーワード: 非平衡 / 反応拡散 / 化学波 / 自己組織化 / Liesegang / 非線形化学 / 表面・界面物性

研究成果の概要

生体は化学エネルギーで駆動する機械の集合体である。その中で、本研究では生体内の物質輸送機構である化学波を模倣することで、微小空間での物質輸送も可能となる全く新奇な化学エネルギー駆動型の微小場分子輸送原理を提案する。その目標へ向け、非平衡場で駆動する化学波の伝搬機構の明確化および流体力学的流動現象との時空間的融合を目指した基礎研究的課題の達成を目指した。マイクロ流路を用いた様々な研究により、非平衡空間に特有の反応拡散現象と、マイクロ流路に特有の流体力学的現象を同時に発現させるとともに、その融合による新しい物質輸送機構を提案することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Propagation Behaviors of Acid Wave Front Through a Microchannel Junction (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nabika, T. Hasegawa, K. Unoura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B, 巻: 119 号: 30 ページ: 9874-9882
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b04210
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Liesegang phenomena: Spontaneous pattern formation engineered by chemical reactions (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nabika
  • 雑誌名: Curr. Phys. Chem 巻: 5 号: 1 ページ: 5-20
  • DOI: 10.2174/187794680501150908110839
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liesegang Patterns Engineered by a Chemical Reaction Assisted by Complex Formation (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Nabika, M. Sato, K. Unoura
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 30 号: 18 ページ: 5047-5051
  • DOI: 10.1021/la5003786
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effective Brownian Ratchet Separation by a Combination of Molecular Filtering and Self-Spreading Lipid Bilayer System (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Motegi, H. Nabika, Y. Fu, L. Chen, Y. Sun, J. Zhao, K. Murakoshi
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 30 号: 25 ページ: 7496-7501
  • DOI: 10.1021/la500943k
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of gold nanoparticles on chemical oscillators: A comparative study of the experimental and simulated results (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Nabika, T. Inumata, H. Kitahata, K. Unoura
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces A 巻: 460 ページ: 236-239
  • DOI: 10.1016/j.colsurfa.2014.04.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 化学反応速度により設計された反応拡散構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水祐司郎; 鵜浦啓; 並河英紀
  • 学会等名: 「ゆらぎと構造」第2回若手勉強会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] pH振動子とプロトン化平衡の相互作用によるpH変化速度制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 添田郁弥; 鵜浦啓; 並河英紀
  • 学会等名: 「ゆらぎと構造」第2回若手勉強会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] 光還元反応を用いた反応拡散パターンの形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松江雅世; 清水祐司郎; 鵜浦啓; 並河英紀
  • 学会等名: 「ゆらぎと構造」第2回若手勉強会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] Liesegang patterns produced by reduction reaction of metal ions (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nabika, M. Sato, Y. Shimizu, K. Unoura
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: ホノルル（アメリカ）
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会
• [学会発表] プロトン化平衡を利用した化学的非線形振動子の振動挙動制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 添田郁弥; 鵜浦啓; 並河英紀
  • 学会等名: 日本化学会東北支部山形地区講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2015-10-31
• [学会発表] 非平衡場での銀イオン還元反応による反応拡散パターンの形成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水祐司郎; 鵜浦啓; 並河英紀
  • 学会等名: 非平衡場での銀イオン還元反応による反応拡散パターンの形成
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 2015-10-03
• [学会発表] プロトン化平衡による非線形振動反応ダイナミクスの制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 添田郁弥; 鵜浦啓; 並河英紀
  • 学会等名: 第２５回 非線形反応と協同現象研究会
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 2015-10-03
• [学会発表] アミノ酸と金属イオンの相互作用を利用した金属ナノ粒子周期パターン (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水祐司郎; 鵜浦啓; 並河英紀
  • 学会等名: 第66回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] 化学的な非線形振動子の振動挙動制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 添田郁弥; 鵜浦啓; 並河英紀
  • 学会等名: 第66回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] 化学者はどこまで自然に迫ることができるのか？～自然の自己組織化機構の理解と利用～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 並河英紀
  • 学会等名: 第22回理工学研究科セミナー
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2015-05-26
  • 招待講演
• [学会発表] 還元反応に基づいた新奇リーゼガング現象の発現機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水祐司郎; 鵜浦啓; 並河英紀
  • 学会等名: 第13回ナノ学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2015-05-12
• [学会発表] 添加分子による非線形振動反応ダイナミクスの制御添加分子による非線形振動反応ダイナミクスの制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 添田郁弥; 鵜浦啓; 並河英紀
  • 学会等名: 第13回ナノ学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2015-05-12
• [学会発表] 微小空間での非平衡場がもたらす特異現象 (2014)
  • 著者名/発表者名: 並河英紀
  • 学会等名: 第33回物理化学コロキウム
  • 発表場所: 米沢
  • 年月日: 2014-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] マイクロ流路内における化学波の伝播ダイナミクスの解明と制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長谷川貴彦 鵜浦啓 並河英紀
  • 学会等名: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-20
• [学会発表] 微小流路の形状因子による化学波伝播ダイナミクスの制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長谷川貴彦 鵜浦啓 並河英紀
  • 学会等名: 平成26年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 米沢
  • 年月日: 2014-09-05
• [学会発表] 化学的非平衡場を利用した物質操作・物質創成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 並河英紀
  • 学会等名: 自己組織化討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-06-29
  • 招待講演