マルチピラー表面の濡れにおけるエネルギー障壁の理論的考察とその実験的評価

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23540473
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理
• 研究機関: 旭川医科大学 (2012-2013); 北海道大学 (2011)
• 研究代表者: 眞山 博幸 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (70360948)
• 連携研究者: 野々村 美宗 山形大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (50451662)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: ソフトマターの物理 / 濡れ現象

研究概要

自然界では繊毛のような微細な表面構造を有する表面が生物や植物、昆虫などに普遍的に観察される。特にこのような表面は超撥水性を示すものが多いが、液体との接触時間や外部から摂動が加えられることによって表面構造に水がしみこむようになる。これは撥水と濡れの2つの状態の間にエネルギー障壁が存在しているために濡れの状態が不連続に変化することを意味しているが、そのような観点で濡れの現象は研究されていない。本研究ではこのような表面をマルチピラー表面（複数のピラーが配列した表面）と捉え、浸み込み現象が起こる際のエネルギー障壁の高さを理論と実験の両面から定量的に議論することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] 人工皮膚表面の水の触感と摩擦特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齊藤里奈, 鈴木誠, 前野隆司, 眞山博幸, 野々村美宗
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 50(1) ページ: 2-8
• [雑誌論文] Preparation and Characterization of Fractal Elastomer Surfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Nonomura, E. Seino, S. Abe and H. Mayama
  • 雑誌名: J. Oleo Sci 巻: 62(8) ページ: 587-590
• [雑誌論文] Wetting Dynamics of Oil-in-Water Emulsion on Agar Gel Surfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Oyama, H. Mayama and Y. Nonomura
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 42(8) ページ: 871-872
  • DOI: 10.1246/cl.130307
• [雑誌論文] Does the aquatic invertebrate nipple array prevent bubble adhesion? : an experiment using nanopillar sheets (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Hirose, H. Mayama and A. Miyauchi
  • 雑誌名: Biology Letters 巻: 9(5) ページ: 20130552
  • DOI: 10.1098/rsbl2013.0552
• [雑誌論文] Magnetic ordering of spin systems having fractal dimensions (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Naito, H. Yamamoto, K. Okuda, K. Konishi, H. Mayama, D. Yamaguchi, S. Koizumi, K. Kubo, T. Nakamura
  • 雑誌名: Eur. Phys. J. B 巻: 85(10) ページ: 410-418
  • DOI: 10.11400/eljb/e2013-40353-3
• [雑誌論文] Photoinduced Self-Epitaxial Crystal Growth of a Diarylethene Derivative with Antireflection Moth-Eye and Superhydrophobic Lotus Effects (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Nishikawa, S. Sakiyama, S. Yamazoe, Y. Kojima, E. Nishihara, T. Tsujioka, H. Mayama, S. Yokojima, S. Nakamura, K. Uchida
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 29(25) ページ: 8164-8169
  • DOI: 10.1021/la4014834
• [雑誌論文] Growth of Ring Shaped Microtuble Assemblies through Stepwise Active Self-Organization (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Inoue, Arif Md. R. Kabir, Hiroyuki Mayama, Jian Ping Gong, Kazuki Sada and Akira Kakugo
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 9(29) ページ: 7061-7068
• [雑誌論文] Photoinduced formation of superhydrophobic surface on which contact angle of a water droplet exceeds 170 deg by reversible topographical changes on a diarylethene microcrystalline surface (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Nishikawa, H. Kiyohara, S. Sakiyama, S. Yamazoe, H. Mayama, T. Tsujioka, Y. Kojima, S. Yokojima, S. Nakamura, K. Uchida
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 28(51) ページ: 17817-17824
• [雑誌論文] Edible liquid marbles and capsules covered with liquid crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawamura, H. Mayama, Y. Nonomura
  • 雑誌名: J. Oleo. Sci 巻: 61(3) ページ: 477-482
• [雑誌論文] Formation of ring-shaped assembly of microtubes with a narrow size distribution at an air-buffer interface (2012)
  • 著者名/発表者名: Arif Md. Kabir, S. Wada, D. Inoue, Y. Tamura, T. Kajihara, H. Mayama, K. Sada, A. Kakugo, J. P. Gong
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 8(42) ページ: 10863-10867
• [雑誌論文] Direct Geometric Observation of an Agar Gel Droplet on a Multipillar Surface (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, H. Mayama, Y. Nonomura
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 41(9) ページ: 960-961
• [雑誌論文] Anomalous spreading with Marangoni flow on agar surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nonomura, S. Chida, E. Seino, H. Mayama
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 28(8) ページ: 3799-3806
• [雑誌論文] Dynamic self-organization and polymorphism of MT assembly through active interaction with kinesin (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Tamura, R. Kawamura, K. Shinkawa, A. Kakugo, Y. Osada, J. Gong and H. Mayama
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 11 ページ: 5654-5659
• [雑誌論文] Photoinduced Reversible Topographical Changes on Diarylethene Microsrystalline Surfaces with Bio-mimetic Wetting Properties (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Nishikawa, A. Uyama, T. Kamitanaka, H. Mayama, Y. Kojima, S. Yokojima, S. Nakamura, K. Tsujii and K. Uchida
  • 雑誌名: Chem. Asian J 巻: 6 ページ: 2400-2406
• [雑誌論文] Reversible photo-control of surface wettability between hydrophilic and superhydrophobic surfaces on an asymmetric diarylethene solid surface (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Uyama, S. Yamazoe, S. Shigematsu, M. Morimoto, S. Yokojima, H. Mayama, Y. Kojima, S. Nakamura and K. Uchida
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 27 ページ: 6395-6400
• [雑誌論文] Theoretical Consideration of Wetting on a Cylindrical Pillar Defect : Pinning Energy and Penetrating Phenomena (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Mayama and Y. Nonomura
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 27 ページ: 3550-3560
• [雑誌論文] Biomolecular Motor Modulates Mechanical Property of Microtuble
  • 著者名/発表者名: Arif Kabir, D. Inoue, Y. Hamano, H. Mayama, K. Sada, A. Kakugo
  • 雑誌名: Biomacromolecules
  • DOI: 10.2021/bm5001789
• [学会発表] BZ ゲルの力発生に関する理論的考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 原雄介
  • 学会等名: 日本化学会第94春季大会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学(東山キャンパス)
  • 年月日: 20140327-30
• [学会発表] 超凸凹表面を持つアパタイト/高分子複合材料 (2014)
  • 著者名/発表者名: 澤口春奈, 川井貴裕, 眞山博幸, 野々村美宗
  • 学会等名: 日本化学会第94春季大会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学(東山キャンパス)
  • 年月日: 20140327-30
• [学会発表] 平らな表面での非ニュートン液体の濡れ広がりのダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 千田茂樹, 西岡昭博, 野々村美宗
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 20140327-30
• [学会発表] マイクロ構造の変化による濡れ性への影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本峰秀, 西川直樹, 眞山博幸, 中村振一郎, 横島智, 内田欣吾
  • 学会等名: 日本化学会第94春季大会(2014)
  • 発表場所: 名古屋大学(東山キャンパス)
  • 年月日: 20140327-30
• [学会発表] 液滴の孔への浸透 (2013)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸
  • 学会等名: 高分子基礎研究会2013-2
  • 発表場所: 休暇村(広島県竹原市忠海町)
  • 年月日: 20131122-24
• [学会発表] Spatio-temporal change of BZ Gel (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Mayama and Yusuke Hara
  • 学会等名: Joint Conference on Informatics in Biology, Medicine and Pharmacology, Tower hall Funabori
  • 発表場所: 4-1-1 Funabori, Edogawa-ku, Tokyo
  • 年月日: 20131028-30
• [学会発表] 化学振動反応場を内包する高分子ゲルのダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 原雄介
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス
  • 年月日: 20130925-28
• [学会発表] 液滴の孔への浸透 (2013)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 田中倫哉, 野々村美宗
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス
  • 年月日: 20130925-28
• [学会発表] 寒天液滴の浸入角度とエネルギー障壁 (2013)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 田中倫哉, 野々村美宗
  • 学会等名: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 20130918-20
• [学会発表] BZ 反応場を内包する高分子ゲルのダイナミクスの理論的考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 原雄介
  • 学会等名: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 20130918-20
• [学会発表] 寒天ゲル表面におけるO/W エマルジョンの濡れダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 大山太郎, 眞山博幸, 野々村美宗
  • 学会等名: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 20130918-20
• [学会発表] 長鎖DNA は環境によって異なるモードを示す (2013)
  • 著者名/発表者名: 秋田谷龍男, 眞山博幸, 津村直美, 櫨本紀夫, 神戸俊夫, 出村誠, 山口秀明, ジンチェンコアナトーリ, 村田静昭, 吉川研一
  • 学会等名: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 20130918-20
• [学会発表] DNA 結合タンパク質が誘起する長鎖DNA の折り畳み (2013)
  • 著者名/発表者名: 津村直美, 眞山博幸, 櫨本紀夫, 神戸俊夫, 出村誠, 山口秀明, ジンチェンコアナトーリ, 村田静昭, 吉川研一, 秋田谷龍男
  • 学会等名: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 20130918-20
• [学会発表] 自由落下による液滴の細孔への浸透ダイナミクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中倫哉, 眞山博幸, 野々村美宗
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] レーザー照射による非平衡場を利用したcm サイズ物体の運動制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梅本和敏, 大島健太郎, 渡邉俊一, 眞山博幸, 吉川研一
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] 触覚による水認知プロセスのトライポロジー (2013)
  • 著者名/発表者名: 齋藤里奈, 鈴木誠, 眞山博幸, 前野隆司, 野々村美宗
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス
  • 年月日: 20130322-25
• [学会発表] (2013)
  • 著者名/発表者名: 内田欣吾, 崎山慎吾, 西川直樹, 山添誠司, 小島優子, 山岡強, 眞山博幸, 横島智, 中村振一郎
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス
  • 年月日: 20130322-25
• [学会発表] BZ ゲルの力学的性質に関する理論的考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 原雄介
  • 学会等名: 第23回「非線形反応と協同現象」研究会
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館
  • 年月日: 2013-12-07
• [学会発表] レーザーによる非平衡場形成を利用したcm サイズ物体の輸送 (2012)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 岩城貴史, 馬籠信之, 市川正敏, 吉川研一
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120918-21
• [学会発表] 単一孔が開いた基板の濡れの熱力学的状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 田中倫哉, 野々村美宗
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120918-21
• [学会発表] フラクタルエラストマー表面の濡れと摩擦 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野々村美宗, 情野恵莉, 阿部沙耶, 眞山博幸
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120918-21
• [学会発表] Wetting of rough surface : Thermodynamics and spreading dynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Mayama, Shigeki Chida, Eri Seino, Tomoya Tanaka, Yoshimune Nonomura
  • 学会等名: International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference (IACIS 2012)
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20120513-18
• [学会発表] Anomalous spreading induced by Marangoni flow (2012)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Chida, Eri Seino, Hiroyuki Mayama, Yoshimune Nonomura
  • 学会等名: International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference (IACIS 2012)
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20120513-18
• [学会発表] Edible hydrophobic liquid marbles covered by liquid crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kawamura, Hiroyuki Mayama, Yoshimune Nonomura
  • 学会等名: International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference (IACIS 2012)
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20120513-18
• [学会発表] マルチピラー上における水滴の三次元観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中倫哉, 眞山博幸, 野々村美宗
  • 学会等名: 日本化学会第92春季大会
  • 年月日: 20120325-28
• [学会発表] マルチピラー表面の濡れ (2012)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 田中倫哉, 野々村美宗
  • 学会等名: 日本物理学会第67年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] フラクタル寒天ゲルにおける濡れ挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 千田茂希, 情野恵莉, 野々村美宗
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 20110920-23
• [学会発表] 円柱状欠陥における自由エネルギー変化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 野々村美宗
  • 学会等名: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 20110907-09
• [学会発表] 寒天ゲル表面におけるコロイド分散液の濡れダイナミクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 情野恵莉, 千田茂希, 眞山博幸, 野々村美宗
  • 学会等名: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 20110907-09
• [学会発表] マランゴニ対流によるゲル表面における濡れの促進 (2011)
  • 著者名/発表者名: 千田茂希, 情野恵莉, 眞山博幸, 野々村美宗
  • 学会等名: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 20110907-09
• [学会発表] 円柱状欠陥の濡れ (2011)
  • 著者名/発表者名: 眞山博幸, 野々村美宗
  • 学会等名: ナノ学会第9回大会
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館
  • 年月日: 20110602-04
• [備考]
  • URL: http://www.asahikawa-med.ac.jp/dept/ge/chemical/staff_mayama.html