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2014 年度 実績報告書

自己駆動しながら変形する油滴の新奇ダイナミクスの創成と環境応答性輸送担体への応用

研究課題

研究課題/領域番号 25790033
研究機関東京大学

研究代表者

伴野 太祐  東京大学, 総合文化研究科, 助教 (70613909)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード自己駆動油滴 / 非平衡系 / 界面活性剤 / アルデヒド / アルコール / アセタール / 分裂 / 変形
研究実績の概要

近年,非平衡系における分子集合体の新奇ダイナミクスとして,マイクロメートルサイズの球形の油滴が界面活性剤水溶液中を自ら泳ぐ現象(自己駆動現象)が注目されている。しかし,自発的に自己駆動を開始する油滴はこれまでに観測されておらず,そのメカニズムについては推測の域を出ていない。また,自己駆動する油滴の運動様式,方向や時間を制御するまでに至っていない点で,これを輸送担体として利用する上では課題が残っている。そこで本研究では,界面活性剤分子および油分子の設計・合成を通じて,自己駆動する油滴の運動様式の制御を行うことで,輸送担体としての応用を図った。研究の最終年度である本年度においては,以下2点の新奇現象を見出した。
(1)自己駆動しながら分裂する油滴の構築を目的に,酸性条件下での加水分解により自己駆動する油成分が生成される,5員環アセタール骨格を有する新規界面活性剤の設計および合成を行った。本界面活性剤を含む塩酸中にヘプチルオキシベンズアルデヒドとデカノールを混合した油成分を分散させたところ,油滴は自己駆動するのみならず,途中で停止して分裂し,それにより生じた2個の油滴がいずれも自己駆動することを見出した。この分散液中で新規界面活性剤は速やかに加水分解されたことから,それにより生じたヘプチルオキシベンズアルデヒドは自己駆動する油滴内部に取り込まれたものと考えられる。
(2)自己駆動しながら変形する油滴の構築を目的に,カチオン界面活性剤水溶液中にウンデカナールとデカノールを混合した油成分を用いて顕微鏡観測を行った。塩酸を含む分散液中において,油滴が自己駆動しながら変形することを見出した。この分散液中で,アルデヒドとアルコールによるアセタールの生成が認められた。
これらの現象は,いずれも化学反応と協同した油滴内部の状態変化によるものと考察され,非平衡系のダイナミクスとして大変興味深い。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Multiple-division of self-propelled oil droplets through acetal formation2015

    • 著者名/発表者名
      Taisuke Banno, Rie Kuroha, Shingo Miura, Taro Toyota
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 11 ページ: 1459-1463

    • DOI

      10.1039/c4sm02631d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular building blocks and their architecture in biologically/environmentally compatible soft matter chemical machinery2014

    • 著者名/発表者名
      Taro Toyota, Taisuke Banno, Sachiko Nitta, Masahiro Takinoue, Tomonori Nomoto, Yuno Natsume, Shuichi Matsumura, Masanori Fujinami
    • 雑誌名

      Journal of Oleo Science

      巻: 63 ページ: 1085-1098

    • DOI

      10.5650/jos.ess14190

    • 査読あり
  • [雑誌論文] pH-Induced motion control of self-propelled oil droplets using a hydrolyzable gemini cationic surfactant2014

    • 著者名/発表者名
      Shingo Miura, Taisuke Banno, Taishi Tonooka, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi, Taro Toyota
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 30 ページ: 7977-7985

    • DOI

      10.1021/la5018032

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Locomotion mode of micrometer-sized oil droplets underwater induced by chemical reactions2015

    • 著者名/発表者名
      Taisuke Banno
    • 学会等名
      EMN Meeting on Droplets
    • 発表場所
      Phuket (Thailand)
    • 年月日
      2015-05-08 – 2015-05-11
    • 招待講演
  • [学会発表] 変形しながら自己駆動するマイクロメートルサイズの油滴2015

    • 著者名/発表者名
      伴野太祐,浅見有紗,北畑裕之,豊田太郎
    • 学会等名
      日本化学会 第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学理工学部船橋キャンパス/薬学部(千葉県船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] マイクロ流路デバイスを用いた均一粒径の自己駆動油滴の作製2014

    • 著者名/発表者名
      浅見有紗,伴野太祐,森本雄矢,竹内昌治,豊田太郎
    • 学会等名
      第24回 非線形反応と協同現象研究会
    • 発表場所
      東京電機大学東京千住キャンパス(東京都足立区)
    • 年月日
      2014-12-06 – 2014-12-06
  • [学会発表] 変形して自己駆動を開始する油滴2014

    • 著者名/発表者名
      田中雄喜,伴野 太祐,豊田太郎
    • 学会等名
      第24回 非線形反応と協同現象研究会
    • 発表場所
      東京電機大学東京千住キャンパス(東京都足立区)
    • 年月日
      2014-12-06 – 2014-12-06
  • [学会発表] Locomotion, cleavage, and hatching of micrometer-sized oil droplets underwater2014

    • 著者名/発表者名
      Taro Toyota, Taisuke Banno
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会7.0
    • 発表場所
      東京大学弥生キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2014-11-13 – 2014-11-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Autonomous motion of oil-in-water droplets in solution of biodegradable cationic surfactants2014

    • 著者名/発表者名
      Taisuke Banno, Shingo Miura, Taro Toyota
    • 学会等名
      1st asian conference on oleo science
    • 発表場所
      ロイトン札幌(北海道札幌市)
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-10
  • [図書] エマルションの特性評価と新製品開発,品質管理への応用2014

    • 著者名/発表者名
      伴野太祐,豊田太郎
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      技術情報協会

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公開日: 2016-06-01  

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