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2014 年度 実施状況報告書

制御性に優れた自律型ナノモーターの開発と化学システム設計への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26820341
研究機関同志社大学

研究代表者

山本 大吾  同志社大学, 理工学部, 助教 (90631911)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードナノモーター / 触媒
研究実績の概要

本年度は、過酸化水素の分解反応の代わりにアルコールやアルデヒドなどの有機燃料の酸化反応を利用することで、新しい触媒型ナノモーターシステムを構築することができた。その結果、従来の燃料には無い以下の特筆すべき性質を有することを見出したので紹介したい。
1) 多様な有機燃料に関して広い濃度領域で指向的運動を発現できる。 燃料として、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、エチレンジアミン、アセトンアルデヒドなど多様な化学種で触媒型Ptモーターが指向的運動をすることを見出した。また、エタノールの場合では、0.2 vol%の広範な濃度領域で指向的運動を観察することができた。
2) 反応生成物として気相・固相が発生しないグリーンなシステムである。 観察中、巨視的および微視的なバブル・不溶物は全く発生しなかった。これは閉空間やマイクロ流路内においても安定に運動を取り出せるという点で極めて重要な特長である。また、エタノールは我々にとっては飲用可能な無害な化学物質であり、生体内でも安全にモーターを動かせる可能性がある。
3) 従来の燃料とは運動方向が逆である。 過酸化水素を燃料としたときは逆向きに運動を行うことがわかった。これにより、モーターの外部環境を変えるだけで運動方向のスイッチングが容易に可能となる。
これらの性質は、マイクロデバイスの動力源やドラッグデリバリーシステムなど広範な応用を強く期待させるものである。

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

申請当初の見込みよりも早期に論文が出版(レビュー1報、和文誌1報)されており、現在も、得られた最新の成果に関して新たな論文を執筆中である。

今後の研究の推進方策

本年度の成果を踏まえ、この新しい燃料型モーターの有用性を示していくとともに、運動メカニズムの解明に努めたい。

次年度使用額が生じた理由

論文投稿費用として年度末に使用する予定だったが、投稿費用と残高のギャップがありすぎたため、次年度に繰り越して使用することにした。

次年度使用額の使用計画

次年度の予算と繰越金を合わせて、論文投稿費用として使用させていただく。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Self-Propelled Nano/Micromotors with a Chemical Reaction: Underlying Physics and Strategies of Motion Control2015

    • 著者名/発表者名
      Daigo Yamamoto, Akihisa Shioi
    • 雑誌名

      KONA Powder and Particle Journal

      巻: 32 ページ: 2-22

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.14356/kona.2015005

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 定常直流電場下における平板電極間での油中マイクロ粒子の配列と周期運動2014

    • 著者名/発表者名
      山本亮太、山本大吾、塩井章久、藤井秀司、栗村朋、吉川研一
    • 雑誌名

      Journal of the Society of Powder Technology, Japan

      巻: 51 ページ: 823-827

    • DOI

      http://doi.org/10.4164/sptj.51.823

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] アルコールを燃料とした触媒型マイクロモーターの開発2015

    • 著者名/発表者名
      山本大吾、高田剛、立花優志、塩井章久、吉川研一
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学(船橋)
    • 年月日
      2015-03-27 – 2015-03-30
  • [学会発表] 新型直流モータ構築の試み:無接点、非スイッチングのミクロ運動2014

    • 著者名/発表者名
      山本亮太、山本大吾、塩井章久
    • 学会等名
      第4回CSJ化学フェスタ2014
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
  • [学会発表] 定常直流電場下で駆動する直流ミクロモーターの構築2014

    • 著者名/発表者名
      山本大吾、山本亮太、塩井章久、吉川研一
    • 学会等名
      化学工学会第46回秋季大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡)
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19
  • [学会発表] 界面を利用した自己運動系の構築 ~非平衡現象と化学工学~2014

    • 著者名/発表者名
      山本大吾
    • 学会等名
      材料化学システム工学討論会2014
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-09
    • 招待講演
  • [学会発表] 動きもの”いろいろ -非平衡下で起こる界面現象-2014

    • 著者名/発表者名
      山本大吾
    • 学会等名
      2014年度粉体操作に伴う諸現象に関する勉強会
    • 発表場所
      ハートピア熱海(熱海)
    • 年月日
      2014-07-31 – 2014-08-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Catalytic micromotor exhibiting shape-dependent regular motion2014

    • 著者名/発表者名
      Daigo Yamamoto, Akihisa Shioi, and Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      Oscillations & Dynamic Instabilities in Chemical Systems
    • 発表場所
      Girona (Spain)
    • 年月日
      2014-07-13 – 2014-07-17
  • [学会発表] 定常直流電場下での油中粒子の周期運動2014

    • 著者名/発表者名
      山本亮太、山本大吾、塩井章久、吉川研一
    • 学会等名
      粉体工学会2014年度春期研究発表会
    • 発表場所
      メルパルク京都(京都)
    • 年月日
      2014-05-29 – 2014-05-30
  • [図書] CHAPTER 17 Autonomously Moving Interface and Colloidal Objects2015

    • 著者名/発表者名
      Daigo Yamamoto, Erika Nawa, Akihisa Shioi
    • 総ページ数
      33
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry

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公開日: 2016-06-01  

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