| 研究領域 | 光圧によるナノ物質操作と秩序の創生 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H04676
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
石坂 昌司 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (80311520)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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| キーワード | 光ピンセット / イオン液体 / 界面・微粒子分析 / レーザー分光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
液相が左右に分離した多相液滴は、2つの顔を持つローマ神話の神にちなんでヤヌス液滴と呼ばれ、その調製法や配向制御などが盛んに研究されている。しかしながら、気相中において有機溶媒は容易に揮発してしまうため、二相液滴を安定に保持し続けることは不可能であった。本研究では、蒸気圧が極めて小さく蒸発することのないイオン液体に着目し、単一エアロゾル液滴中に液／液界面を形成し、光圧による物質操作の場として活用する。
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| 研究実績の概要 |
イオン液体／水界面は、異方性金ナノ粒子の合成やアミノ酸類の光学分割の反応場として応用が期待されている。光ピンセットを用いて微小液滴を空気中に浮遊させると、核発生の足場を提供する固体表面の影響を受けないため、過冷却や過飽和などの熱力学的準安定な溶液を長時間安定に保持することができる。したがって、エアロゾル液滴を化学反応の場として用いれば、ビーカーやフラスコを用いた実験では実現不可能な、熱平衡下とは異なる化学過程を進行させることができると期待される。本研究では、光ピンセットを用いて空気中に浮遊させたマイクロメートルサイズの液滴の中に、キラルイオン液体／水界面を形成し、アミノ酸のキラル結晶化へ応用することを目的とする。
光ピンセットで気相中に熱相転移を示すイオン液体液滴を浮遊させ、液－液相分離を誘起した。水とイオン液体の体積比と、表面張力および界面張力の値を用いて計算した二相液滴の形状は、実測の二相液滴の形状を良く再現することが確認された。これまでに、有機溶媒と水を用いて気相中で二相液滴を形成した例が報告されているが、有機溶媒が揮発してしまうため、二相液滴を安定に保持することが困難であった。また、過渡的に形成された二相液滴の形状は全てコアシェル型である。我々は、蒸気圧が極めて小さく蒸発することのないイオン液体を用いて、気相中において安定に二相液滴を保持することに成功した。また、初めてヤヌス型の二相液滴を形成し、その形状を解析することに成功した。さらに、空気中において化学組成の異なる二つの水滴を同時にレーザー捕捉し、それらを光操作し融合する実験に成功した。この実験手法を用い、空気中に浮遊させたキラルイオン液体液滴と水滴を融合することにより、単一エアロゾル液滴中にキラルイオン液体／水界面を形成することが可能になると期待される。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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