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2012 年度 実績報告書

生物型移動現象の実現とその基礎工学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 23656497
研究機関同志社大学

研究代表者

塩井 章久  同志社大学, 理工学部, 教授 (00154162)

キーワード自律運動 / 非線形科学 / 不安定性 / 分子集合体 / 触媒粒子運動
研究概要

化学反応による能動輸送などの生物型移動現象過程が人工系で実現可能であることを示し,高い非平衡性を利用した生物的な移動現象過程の工学的応用に道を開くことを目的としている。計画では,(A)ベシクルを溶液中の化学反応で一次元的に運動させること,(B)白金粒子を過酸化水素の分解反応によってベクトル的に運動させること,を目的とした。
前年度は,塩化ジドデシルジメチルアンモニウム(DDAB)とオレイン酸を混合させたベシクルが,ヨウ化物イオンの存在下で,DDABを反応で消費しながら並進運動を行うことを確認した。最終年度はこの系にCaとMgイオンを加えることで、並進運動の再現性が向上することを見出した。同じ2価カチオンでもSrやBaでは大きな影響は見られなかった。共焦点顕微鏡による観察から、ベシクル内部の複雑な構造変化が運動の推進力を生み出していることが示唆された。この結果は,化学反応で内部構造の変動を起こし運動するベシクルが実現していることを示しており、アメーバ運動などの生物型の移動に似ている面がある。
白金運動については,前年度は、過酸化水素濃度勾配の作成を行い粒子の運動を観測し,非定常濃度勾配下で運動に指向性が見出される可能性が見られることを示した。さらに、前年度は均一濃度での白金粒子凝集体の運動の特徴を検討したが、最終年度は、凝集体形状を数学的に解析し、形状と運動特性の間にある定量的関係を見出すことに成功した。
また生物型移動現象を実現するための一つの要素である,環境のイオンに応答した運動を示す界面のデザインについて、界面流動が生み出す力学的仕事がさらなる不安定性発生のエネルギーになっていることを示すことができた。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Ion-selective Marangoni instability -chemical sensing of specific cation for macroscopic movement-2012

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Miyaoka, Jun Nishimura, Youhei Iida, Syungo Maki and Akihisa Shioi
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: vo. 22 ページ: 1-12

    • 査読あり
  • [学会発表] 過酸化水素水中で自律運動をする白金微粒子の形状解析2013

    • 著者名/発表者名
      山本大吾,向井敦志,塩井章久
    • 学会等名
      化学工学会 第78年会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2013-03-19
  • [学会発表] ジラウリルジメチルアンモニウムブロミドとオレイン酸ナトリウムから成る分子集合体の自律運動の研究2012

    • 著者名/発表者名
      平井雄也,白石昇平,山本大吾,塩井章久
    • 学会等名
      第22回「非線形反応と協同現象」研究会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2012-12-08
  • [学会発表] 過酸化水素水中における白金粒子の自律型運動2012

    • 著者名/発表者名
      山本大吾,向井敦志,塩井章久
    • 学会等名
      第22回「非線形反応と協同現象」研究会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2012-12-08
  • [学会発表] Autonomous movement of Pt catalytic particles in hydrogen peroxide water2012

    • 著者名/発表者名
      Daigo Yamamoto, Atushi Mukai, Akihisa Shioi
    • 学会等名
      10th Japan-Korea symposium on Materials and Interfaces
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2012-11-08
  • [学会発表] Oscillatory structural change of oleic acid-based vesicle2012

    • 著者名/発表者名
      Erika Nawa, Yasuyoshi Nishigaki, Daigo, Yamamoto, Akihisa Shioi
    • 学会等名
      10th Japan-Korea symposium on Materials and Interfaces
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2012-11-08
  • [学会発表] 化学反応を利用した自律型白金微小モーターの開発2012

    • 著者名/発表者名
      山本大吾,向井敦志,塩井章久
    • 学会等名
      化学工学会第44回秋季大会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2012-09-21
  • [学会発表] オレイン酸系ベシクルの振動的構造変化2012

    • 著者名/発表者名
      名和愛利香,塩井章久
    • 学会等名
      化学工学会第44回秋季大会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2012-09-20
  • [学会発表] Ion Selective Motion of O/W-Interface Caused by Marangoni Instability2012

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Shioi, Junya Nishimura, Youhei Iida
    • 学会等名
      International Association of Colloid and Interface Scientists
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2012-05-14

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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