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2013 年度 実績報告書

コロイド分散系における流動誘起単結晶化現象の解明と応用

研究課題

研究課題/領域番号 25289237
研究種目

基盤研究(B)

研究機関横浜国立大学

研究代表者

金井 俊光  横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (10442948)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード自己組織化 / フォトニック結晶
研究概要

1.流動用セルの作製と観察系のセットアップ
これまで我々は、独自に開発したエアーパルス流動システムにより平板状キャピラリーセル内にコロイド分散液をパルス流動させることでコロイド微粒子の単結晶化に成功している。エアーパルスの圧力を調整することにより、様々な流速でコロイド分散液を流動させ、流動停止後の試料についてスペクトル測定やコッセル線解析などから結晶評価を行い、ある一定パルス圧力以上では、セル全面にわたって単結晶体が得られることがわかっている。今回、コロイド微粒子の流動過程を直接観察するため、顕微鏡に固定できるようなセルと固定治具を設計・作製した。流路のサイズは、現状の幅9 mm、長さ7 cm、高さ100 μmとし、設計通りに作製できた。
2.マイクロ流体デバイスを用いた単分散オイルドロップおよびバブルの作製
マイクロ流体デバイスを用いると、非常に単分散性の高い(例えばCV値で2%以下)ドロップやバブルが作製できることが知られている。そこで本研究では、まずガラスキャピラリーを加工、組み合わせて、キャピラリー型マイクロ流体デバイスを自作した。単分散オイルドロップの作製にはPDMSオイルと、界面活性剤(Tween 20)を添加した超純水を用いた。単分散バブルの作製には空気と、界面活性剤(Tween 20)を添加した超純水を用いた。それぞれシリンジポンプを用いてデバイス内に流動させることで単分散オイルドロップおよびバブルを作製できた。流路の内径を変えたデバイスを作製したり、流量を変えることにより、ドロップやバブルのサイズ制御範囲を明らかにした。具体的には、粒径が5~1000 μmの単分散オイルドロップやバブルの作製に成功した。

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

研究実績の概要で記載した成果が得られ、若干予定よりも遅れているものの、申請書の平成25年度の計画を概ね達成したと言える。

今後の研究の推進方策

特に変更はなく、申請書の平成26年度以降の計画に従って研究を進める予定である。「1.コロイド微粒子の流動誘起単結晶化現象の解明」では、蛍光粒子を用いた実験と流動過程の観察、解析を行う予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Surface treatment of flow channels in microfluidic devices fabricated by stereolithography2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ohtani, M. Tsuchiya, H. Sugiyama, T. Katakura, M. Hayakawa, T. Kanai
    • 雑誌名

      Journal of Oleo Science

      巻: 63 ページ: 93-96

    • DOI

      10.5650/jos.ess13132

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear thermosensitivity of gel-immobilized tunable colloidal photonic crystals2013

    • 著者名/発表者名
      H. Sugiyama, T. Sawada, H. Yano, T. Kanai
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 1 ページ: 6103-6106

    • DOI

      10.1039/c3tc30736k

    • 査読あり
  • [学会発表] Preparation of monodisperse double emulsions in microfluidic devices fabricated by stereolithography2014

    • 著者名/発表者名
      M. Tsuchiya, T. Katakura, T. Kanai
    • 学会等名
      MRS Spring Meatings & Exhibits
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      20140421-20140425
  • [学会発表] 光造形法による3次元マイクロ流体デバイスを用いた単分散ダブルエマルションの作製2014

    • 著者名/発表者名
      土屋雅季、片倉亨、金井俊光
    • 学会等名
      化学工学会第79年会
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] 光造形法による3次元マイクロ流体デバイスを用いた単分散エマルションの作製2013

    • 著者名/発表者名
      土屋雅季、大谷加奈子、片倉亨、金井俊光
    • 学会等名
      化学工学会第19回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館
    • 年月日
      20131128-20131129
  • [学会発表] 温度応答性コロイドフォトニック結晶ゲルのチューニング特性制御2013

    • 著者名/発表者名
      杉山仁美、澤田勉、金井俊光
    • 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
      20130918-20130920
  • [学会発表] 光造形法によるマイクロ流体デバイスを用いた単分散エマルションの作製2013

    • 著者名/発表者名
      土屋雅季、大谷加奈子、片倉亨、金井俊光
    • 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
      20130918-20130920
  • [学会発表] 線形的な温度応答性を示すチューナブルコロイドフォトニック結晶ゲルの作製2013

    • 著者名/発表者名
      杉山仁美、澤田勉、金井俊光
    • 学会等名
      化学工学会盛岡大会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      20130808-20130809
  • [図書] Responsive Photonic Nanostructures, Chapter 6: Tunable Colloidal Crystals Immobilized in Soft Hydrogels, Responsive Photonic Nanostructures2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kanai
    • 総ページ数
      30
    • 出版者
      RSC Publishing

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公開日: 2015-05-28  

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