On investigation of molecules selective transport at thermos-fluid gas-liquid interface by hybrid nonlinear optical imaging technique

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H02223
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Thermal engineering
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: SATO Yohei 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00344127)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 熱流動界面 / 水分子のダイナミクス / イオンのダイナミクス / エバネッセント波 / ラマン散乱光イメージング / CARS / 非共鳴バックグラウンドノイズ

Outline of Final Research Achievements

Motion of molecules and ions in the vicinity of the interface between liquid and solid is always affected by both thermofluid dynamics and the interface. There have not existed the effective intrusive measurement techniques without fluorescence probes. In the present study, it is possible to investigate dynamics of molecules and ions in the vicinity of the interface based on the new analytical methods using the captured weak Raman scattering light from molecules and ions. Especially the dynamics of metal ions in solution were investigated using the analytical results based on Raman scattering light from water molecules, because the metal ions are Raman inactive.

Free Research Field

熱工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生物の細胞から、我々の周りの環境資源である水に至るまで、分子やイオンが、重要な役割を担っている。しかし、数値シミュレーションを用いても、未だに、そのダイナミクスは、完全には解明することは出来ず、ましてや、実験において解明することは不可能だと思われている。本研究では、ラマン散乱光において、水分子をノイズとして捉えるのではなく、微弱な光の情報の中から、分子やイオンの、振動モードや結合状態の情報を捉えることに成功し、本研究の成果は、癌細胞遊走や、水質浄化等に至るまで、貢献できることが期待される。