| 研究課題/領域番号 |
19KK0141
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
柴 弘太 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (20638126)
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| 研究分担者 |
田村 亮 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (20636998)
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| キーワード | 粘性係数 / マイクロ流路 / 流体力学 / 構造力学 / 流体―構造相互作用 / 気体 / 液体 / 流体 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、申請者独自の分子量測定法（大気環境、リアルタイム、非破壊）を、国際共同研究を推進するProf. Weitzとともに発展させ、モバイル用途まで見据えたイオン化不要の新奇質量分析法の創出を目指すものである。従来の質量分析は、試料をイオン化・断片化し、それらを逐次測定することで、試料の構造に由来する情報（マススペクトル）を得るという非常に優れた定性・定量手法である。しかし、試料のイオン化のためには真空環境が必須となるため、原理的に装置の小型化、とりわけコンシューマー用途まで視野に入れたモバイル化には、ブレークスルーが必要であった。一方、申請者が開発した分子量測定法（流体熱力学質量分析、AMA）は、大気環境下で実施可能であるため、従来法が抱える原理的な制約に縛られない様々な可能性を有している。目下の課題は、分子量の決定だけでは、分子量が同じ試料（例えば構造異性体）に対しては適用できないという点にある。この課題を解決すべく、申請者は分子量とは独立した試料に固有のパラメータを選定し、それを分子量と同時に決定することで、構造異性体などまで含めたあらゆる試料に対応可能なアプローチを着想した。そのようなパラメータとして、試料の「粘性係数」に着目し、その定量に向けた検討を行った。その結果、Prof. Weitzが自身の主な研究対象としているマイクロ流体関連技術を用いることで、定量可能性を見出すことに成功した。現在、特許申請および論文投稿に向けた準備を進めているところである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
研究計画立案の段階では、初年度の半年間は実験環境整備（特に申請者自身が渡米して、Prof. Weitzの研究室において研究をスタートさせる必要があったため）や必要となる技術習得に費やすことを予定していたため、現在の進捗状況はきわめて良好であると考えている。流体と構造体の相互作用をシミュレーションするための環境もほぼ整い、分担者である田村博士の協力のもと、実験条件を最適化するための検討にも着手しつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度は、本研究において最重要である「粘性係数」を決定する手法についてより詳細な検討を実施し、その再現性を確認しつつ、適用範囲を明らかにする。加えて、当該現象を解析的に表現するためのモデル確立に向けた検討も開始する。これに、機械学習と有限要素法によるシミュレーションを組み合わせた裏付けを加えることで、その科学的・技術的妥当性を確かなものとする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
購入予定であった消耗品を、既存の物品で代用することができたため、わずかな差額が生じた。繰り越し分は次年度の消耗品購入に使用する予定である。
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