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2019 年度 実施状況報告書

蒸発促進メカニズム解明のための屈折率調整されたモスアイ構造表面の可視化計測

研究課題

研究課題/領域番号 19K04224
研究機関東京理科大学

研究代表者

佐竹 信一  東京理科大学, 基礎工学部電子応用工学科, 教授 (90286667)

研究分担者 谷口 淳  東京理科大学, 基礎工学部電子応用工学科, 教授 (40318225)
安藤 格士  東京理科大学, 基礎工学部電子応用工学科, 講師 (30385546)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード屈折率調整法 / デジタルホログラフィックPTV / ブラウン動力学 / モスアイ構造 / ナノインプリント法
研究実績の概要

本研究では,エバネッセント光を用いた4次元計測法による界面近傍での熱流体の挙動の把握をサブマイクロメートルの微細構造を有するMYPOLYMERで作成された上の液滴の蒸発挙動について適用する。本年度ではモスアイ構造上の蒸発現象を促進または抑制する界面微細構造の創成を作製した。 GC基板に酸素イオンビームを照射するだけで,反射防止構造(モスアイ構造:蛾の目の意)を簡単に形成する技術や,これを金型として,樹脂や金属へのパターン転写した。また可視化実験では、Myploymerを用いたマイクロ構造を作製し、デジタルホログラフィックPTVを用いて可視化を行った。モスアイ構造はイレギュラーに正立しているがこのマイクロ構造ではレギュラー配置をしており高さ及び構造間隔が既知である状態をまず可視化を行った。その結果構造物の光学変形なしに撮影することが可能でありモスアイ構造の可視化の前段階での実験計測が完了した。水中でこの光硬化樹脂は水と完全に一致することを確認しデジタルホログラフィックPTV等の粒子トラッキングを行う際の構造物による回折を除去できる屈折率調整法であることを確認した。また実験との比較を行うためのブラウン動力学法を適用し,トレーサー粒子のナノ構造内の拘束条件内で生じる相変化のメカニズムを予測できる解析手法の確認を行った。本手法の核となる粒子と壁との流体力学的相互作用を考慮したブラウン動力学法の開発を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

Mypolyerを用いた構造体を作製の開発とそれを用いた屈折率調整法による計測法を確立を完了している。同時に数値計算手法の開発も確認しており具体的なマイクロ構造を決定してシミュレーションの準備を完了させた。今後は実験計測視野内にいれる個数かピッチおよび深さ方向の構造のパラメータを決定予定である。

今後の研究の推進方策

研究の初期段階では固体壁近傍領域における壁からの圧力反射による影響をブラウン動力学における粒子の運動状態に適切に反映させる手法の開発のための検証シミュレーションを行う。本手法を用いることにより,同時に具体的なモスアイ構造のピッチや高さの構造の最適化を行い、ナノインプリント法にMypolymer樹脂を用いて構造の作製を行う。その構造をTIRFを用いて4次元計測を行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

購入物品費が予定金額より安く購入できた。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Transfer durability of high aspect ratio moth-eye structure on glassy carbon mold using release agent2020

    • 著者名/発表者名
      Kawauchi Junya、Taniguchi Jun
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 ページ: SIIJ12~SIIJ12

    • DOI

      https://doi.org/10.35848/1347-4065/ab7b17

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anti-fouling and optical characterization of micro-lens array with antireflection structure by UV-NIL2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Masato、Kurihara Kazuma、Hokari Ryohei、Hiwasa Shin、Taniguchi Jun
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 ページ: SIIJ06~SIIJ06

    • DOI

      https://doi.org/10.35848/1347-4065/ab79ee

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional flow measurements around micro-pillars made by UV-NIL in water via micro-digital holographic particle tracking velocimetry (Micro-DHPTV)2020

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Matsuda, Hiroshi Kigami, Noriyuki Unno, Shin-ichi Satake, and Jun Taniguchi
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 33 ページ: 557-562

    • 査読あり
  • [学会発表] Three-dimensional flow measurements around micro-pillars in water by micro-digital holographic particle tracking velocimetry2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Matsuda, Hiroshi Kigami, Noriyuki Unno, Jun Taniguchi and Shin-ichi Satake
    • 学会等名
      The 13th Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE 2019)
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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