| 研究課題/領域番号 |
26630403
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
許 岩 大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (90593898)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | １分子液滴反応場 / １分子制御化学 / アトリットル液滴 / ナノ流体デバイス |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は「１分子制御化学」の実現に向けて、超微量液体操作に適したナノ流体デバイスを用いて、１分子の輸送・混合・反応ができるようにするための１分子液滴反応場の創成である。ここで申請者が提案する「１分子制御化学」は、分子をビルディングブロックとして直接取り扱い、１分子単位で自由自在に輸送・混合・反応・分離する技術に基づく新たな化学である。この技術が実現すれば、多分子系を取り扱う従来の化学（または化学工学）の常識を覆す可能性もあり、本研究がこの究極のボトムアップ方法論に基づく新たな化学または分子科学の道を開く契機になることが期待される。
平成２６年度は、１分子液滴反応場を実現するためのナノ流体チップを設計し、その作製に必要である電子ビームリソグラフィや、フォトリソグラフィなどのプロセスと条件を検討し、アトリットル（aL）液滴を形成可能なナノ流体チップの作製に成功した。また、チップ内にある金ナノ表面に疎水性自己組織化単分子膜（Self-Assembled Monolayer；SAM)を配列し、局所的疎水性表面を構築した。チップ内直接に評価することが困難であるため、その疎水性表面の評価は同じ条件で基板上に形成した疎水表面を利用して接触角や、AFM、XPSの測定によって行い、接触角110°程度、なめらかな疎水性表面が作成できたことを明らかにした。また、チップ内でナノ流路の液相-気相界面に働くラプラス圧の理論値を試算し、アトリットル液滴作製実験時の目安とした。さらに、十字ナノ流路の横流路からは超純水を導入、縦流路からは上下から空気を導入し、それぞれの圧力を制御しながらアトリットル液滴の作製条件を検討した。
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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
平成２６年度は、研究実績の概要で述べたように、１分子液滴反応場を実現するためのチップ作製に成功するとともに、ナノ流路内液相-気相界面の構築するための条件及びアトリットル液滴の作製条件を実験と理論計算の両方から明らかにすることができた。若干の方針の変更はあったものの、当初の目的はほぼ達成した。また、プロジェクトの目標をより早く実現するために、上述の当初の計画（static法）を推進しながら、新たなアトリットル液滴形成の方法（dynamic法）も提案して試した。Dynamic法では温度応答性の界面をナノ流路に構築し、温度変化でアトリットル液滴をスマート生成する。ナノ流路内にある金表面に固定できるチオール基を持つ温度応答性ポリマーの合成は、可逆的付加開裂連鎖移動（RAFT）重合により既に成功している。現在、このポリマーを利用して温度によりナノ流体制御と液滴の作製に取り込んでいるところである。以上に基づいて、平成２６年度は、当初計画以上に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２７年度は、アトリットル液滴生成ための液体切取り空気圧力と液滴制御ための作動圧力をさらに検討し、アトリットル液滴生成・制御の手法を確立する。次に、アトリットル液滴を用いた1分子液滴反応場の創成を目指す。１分子を含むアトリットル液滴生成を計算と実験の両面で検証することにより、１分子液滴反応場を作製する。順調に実現できれば、さらに、２つの１分子液滴の融合による１分子同士間の化学反応の実現と反応のキネティクスの解明に挑戦する予定である。
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