分子論と連続体をつなぐ新たな流動計測理論と相似則の確立

• 研究課題/領域番号: 26709008
• 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: 東京農工大学 (2015-2017); 大阪大学 (2014)
• 研究代表者: 花崎 逸雄 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任准教授 (10446734)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円); 2014年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: ペクレ数 / 散乱光 / メゾスケール / 導電性インク / ナノ粒子 / ナノペーパー / セルロース / ナノファイバー / ブラウン運動 / 無次元量 / 統計力学 / ソフトマター / 液滴 / 塗布 / コーヒーリング現象 / 顕微鏡 / 光学計測 / データ解析 / 微粒子 / フィラメント / 分散 / 乾燥 / プリンティッドエレクトロニクス / フレキシブルデバイス / ビッグデータ / 解析技術 / 熱揺らぎ / Langevin方程式 / 摩擦係数 / 流動抵抗 / 射影演算子法 / TIRF顕微鏡法 / 固液界面 / 吸着脱離 / ナノ・マイクロ / 拡散 / 一粒子追跡 / 一分子計測 / 非ガウス性 / 液体

研究成果の概要

本研究では，流体にまつわる力学現象に焦点を当て，分子論と連続体の間におけるメゾスケールの領域において，熱揺らぎに起因するブラウン運動が重要となる物質系の計測理論と相似則を追究した．その結果，流体中に微粒子群が漂う系において粒子追跡の困難に対処しながらブラウン運動の特性を実験計測で評価する幾つかの方法論を確立すると共に，ナノ粒子がナノ流路を通過する際に生じるペクレ数の逆数で整理できる特性を明らかにした．また，メゾスケールの現象を扱う工学的に重要な幾つかの事例について，具体的な力学上の特性を明らかにした．このようにして，ブラウン運動がメゾスケールの流動現象において本質的に重要なことを明らかにした．

研究成果

• [国際共同研究] Technical University of Denmark (DTU)(Denmark)
• [国際共同研究] デンマーク工科大学(デンマーク)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Suspended particle transport through constriction channel with Brownian motion (2017)
  • 著者名/発表者名: Itsuo Hanasaki、Jens H Walther
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 96 号: 2
  • DOI: 10.1103/physreve.96.023109
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Suppressing the coffee-ring effect of colloidal droplets by dispersed cellulose nanofibers (2017)
  • 著者名/発表者名: Ooi Yuto、Hanasaki Itsuo、Mizumura Daiki、Matsuda Yu
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 18 号: 1 ページ: 316-324
  • DOI: 10.1080/14686996.2017.1314776
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robust evaluation of diffusion coefficient against displacement threshold parameter of single particle tracking algorithm (2017)
  • 著者名/発表者名: Motohashi Reiji、Hanasaki Itsuo、Ooi Yuto、Matsuda Yu
  • 雑誌名: Micro & Nano Letters 巻: 12 号: 8 ページ: 506-510
  • DOI: 10.1049/mnl.2017.0044
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Self-peeling-off in the drying of particulate films mixed with cellulose nanofibres (2017)
  • 著者名/発表者名: Ooi Yuto、Hanasaki Itsuo、Mizumura Daiki、Matsuda Yu
  • 雑誌名: Micro & Nano Letters 巻: 12 号: 8 ページ: 511-515
  • DOI: 10.1049/mnl.2017.0100
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improving the macroscopic uniformity of nanopaper by multi-step coating of cellulose nanofibre dispersion (2017)
  • 著者名/発表者名: Mizumura Daiki、Hanasaki Itsuo、Ooi Yuto、Horikawa Yoshiki
  • 雑誌名: Micro & Nano Letters 巻: 12 号: 8 ページ: 516-519
  • DOI: 10.1049/mnl.2017.0109
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Departure of microscopic friction from macroscopic drag in molecular fluid dynamics (2016)
  • 著者名/発表者名: Itsuo Hanasaki, Daiki Fujiwara, and Satoyuki Kawano
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: １４４ 号: 9
  • DOI: 10.1063/1.4943045
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Threshold-free evaluation of near-surface diffusion and adsorption-dominated motion from single-molecule tracking data of single-stranded DNA through total internal reflection fluorescence microscopy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hanasaki, I., Uehara, S., Arai, Y., Nagai, T. and Kawano, S.
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 12 ページ: 125601-125601
  • DOI: 10.7567/jjap.54.125601
  • NAID: 210000145861
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coarse-Grained Picture of Brownian Motion in Water: Role of Size and Interaction Distance Range on the Nature of Randomness (2015)
  • 著者名/発表者名: Itsuo HANASAKI, Ryo NAGURA, and Satoyuki KAWANO
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 142 号: 10
  • DOI: 10.1063/1.4913748
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Size effect of ion translocation through nanopore by molecular dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Itsuo Hanasaki, Yoshihiro Kuzuya, and Satoyuki Kawano
  • 雑誌名: Applied Mechanics and Materials 巻: 692 ページ: 420-423
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/amm.692.420
  • 査読あり
• [学会発表] Influence of particle concentration on the difficulty in the evaluation of diffusion coefficient from particle tracking data: robustness of the logarithmic scale technique (2017)
  • 著者名/発表者名: Reiji Motohashi, Itsuo Hanasaki, Yuto Ooi, Yu Matsuda,
  • 学会等名: International Conference on Materials and Systems for Sustainability (ICMaSS2017)
  • 国際学会
• [学会発表] 分子や微粒子の動態制御におけるブラウン運動の役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 花﨑逸雄
  • 学会等名: 日本応用物理学会 量子エレクトロニクス研究会「光操作の最前線」
  • 招待講演
• [学会発表] セルロース・ナノファイバーによるコーヒーリング現象の抑制 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大井雄登，花﨑逸雄，水村大起，松田佑，
  • 学会等名: 可視化情報シンポジウム
• [学会発表] Structural order in nanofluidic materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Itsuo Hanasaki
  • 学会等名: EMN (Energy Materials Nanotechnology) Meeting on Computation and Theory 2016
  • 発表場所: South Point Hotel （Las Vegas, USA）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ナノ・マイクロ流動現象のカギを握る熱揺らぎ (2016)
  • 著者名/発表者名: 花崎逸雄
  • 学会等名: 日本機械学会年次大会 先端技術フォーラム
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス（福岡県福岡市）
  • 招待講演
• [学会発表] 分子論と連続体がつながる脂質二分子膜の構造不安定現象に現れる固体と流体の二重性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 花崎逸雄
  • 学会等名: バイオレオロジー学会年会2016
  • 発表場所: 東海大学校友会館（東京都千代田区）
  • 招待講演
• [学会発表] Mechanical variation of ink spreading property on nano papers (2016)
  • 著者名/発表者名: Daiki Mizumura, Itsuo Hanasaki, Yuto Ooi, and Yoshiki Horikawa
  • 学会等名: International Symposium on Micro-Nano Science and Technology 2016 (MNST2016)
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス（東京都文京区）
  • 国際学会
• [学会発表] Inhibition of self-peeling off in the drying of particulate films by cellulose nanofibers (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuto Ooi, Itsuo Hanasaki, Daiki Mizumura, and Yu Matsuda
  • 学会等名: International Symposium on Micro-Nano Science and Technology 2016 (MNST2016)
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス（東京都文京区）
  • 国際学会
• [学会発表] Robust evaluation of diffusion coefficient against criterion of particle link for single molecule tracking algorithm (2016)
  • 著者名/発表者名: Reiji Motohashi, Itsuo Hanasaki, Yuto Ooi, and Yu Matsuda
  • 学会等名: International Symposium on Micro-Nano Science and Technology 2016 (MNST2016)
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス（東京都文京区）
  • 国際学会
• [学会発表] 熱揺らぎと質量が分子論的な流動抵抗へ及ぼす影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 花﨑逸雄，藤原大樹，川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会2016年度年次大会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス（福岡県福岡市）
• [学会発表] 水中のブラウン運動におけるサイズと質量の影響に関する分子流体力学解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 花﨑逸雄，名倉諒，川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会第7回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2015-10-30
• [学会発表] Brownian motion as a hallmark of single particle characteristics in fluids (2015)
  • 著者名/発表者名: Itsuo Hanasaki and Satoyuki Kawano
  • 学会等名: The International Workshop on Extended-nano Fluidics (IWENF2015)
  • 発表場所: Tokyo (Japan)
  • 年月日: 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] 揺らぎ格子ボルツマン法による流れ場中の溶質分子挙動解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 花﨑逸雄, 川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会第6回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: くにびきメッセ (島根，松江)
  • 年月日: 2014-10-21
• [学会発表] Resolution scaling behavior of a coarse-grained ssDNA model (2014)
  • 著者名/発表者名: Chenfei Ye, Ryo Nagura, Itsuo Hanasaki, and Satoyuki Kawano
  • 学会等名: 2014 International Conference on Materials Engineering and Environment Science (MEES2014)
  • 発表場所: Wuhan (China)
  • 年月日: 2014-08-30
• [備考]
  • URL: http://web.tuat.ac.jp/~ihlab/
• [備考] Google Scholar Citations page
  • URL: https://scholar.google.com/citations?user=NNbPJ8cAAAAJ&hl=ja
• [備考] 花崎研究室ウェブサイト
  • URL: http://web.tuat.ac.jp/~ihlab/
• [備考] Google Scholar Citations
  • URL: https://scholar.google.com/citations?user=NNbPJ8cAAAAJ&hl=ja
• [産業財産権] 微粒子情報解析装置、微粒子情報解析方法及び微粒子情報解析プログラム (2016)
  • 発明者名: 花崎逸雄
  • 権利者名: 花崎逸雄
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-211838
  • 出願年月日: 2016-10-28