2019 Fiscal Year Research-status Report
Single-molecule fluorescence tracking at lubricant-solid interfaces
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18K19058
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
大西 洋 神戸大学, 理学研究科, 教授 (20213803)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
手老 龍吾 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40390679)
平山 朋子 同志社大学, 理工学部, 教授 (00340505)
天野 健一 京都大学, 工学研究科, 助教 (30634191)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 潤滑油 / トライボロジー / 蛍光顕微鏡 / 単一分子 / 表面界面 / エネルギー散逸 / 蛍光分光 / 油性添加剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
潤滑油-固体界面における分子運動を計測することが本研究の目標である。潤滑油液体の分子運動がランダム化することによって仕事を熱に転換する現象が摩擦であり、転換比率をあらわす巨視的物理量が動摩擦係数である。微量の添加剤を加えてもバルク潤滑油の粘度は変化しない。にもかかわらず動摩擦係数が桁違いに低下するのはどうしてだろうか？ 分子論的な視点からこの問いに答えるために、生体膜の流動性計測に活用されてきた単一蛍光分子追跡法を潤滑油界面の計測評価に転用することを目標とした。
ヘキサデカン（C16H34）基油のみ、およびこれにパルミチン酸（C15H31COOH, 濃度0.1 mass%）を添加したモデル潤滑油に蛍光分子を加えて、ピラニア溶液（過酸化水素と硫酸の混合溶液）に浸漬して表面を親水化したガラス基板との界面での単一蛍光分子の並進運動を毎秒30画面の撮像速度で記録した。
5種類の蛍光分子（BODIPY 581/591・R6G・530/550・558/568・TMR-X）を用いて試験測定をおこなった。これらのうちTMR-Xは潤滑油中で著しく大きさの異なる二種類の形態（単一分子と凝集体）を与えるために本測定に適さないことがわかった。残る4種類の蛍光分子（581/591・R6G・530/550・558/568）を用いた測定では、ほぼ均一な大きさの光点が現れた、界面に捕捉された単一蛍光分子に帰属できた。動画像の目視観察から、界面に捕捉された単一蛍光分子のなかに、連続画像のなかで位置を変えない分子と、界面に捕捉されたまま面内方向に運動する分子が存在することがわかった。
これらの測定結果から、これまで生体膜の計測評価に用いられてきた単一蛍光分子追跡法を「潤滑油-固体界面における分子運動計測」に転用できることが明らかとなり、本研究プロジェクトの目標を達成した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年7月に全反射蛍光顕微鏡装置が故障し修理に2ヶ月を要した。その後に実験を再開したところ、故障前に取得し たデータが再現しなかった。4ヶ月に渡ってさまざまな検討を加え、修理中に測定溶液中の分子集合状態が経時変化し たことを突き止めて、故障前のデータを再現することができた。これらの事由によって計画から遅れが生じ、査読つき 学術誌への論文投稿まで完了するために6ヶ月の延長を申請して許可された。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に沿った実験計測を2020年3月までに終了しており、計測結果を解釈するための研究会を開催したうえで、2020年9月までに研究成果を国際学術誌上で公開する。
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| Causes of Carryover |
2019年7月に全反射蛍光顕微鏡装置が故障し修理に2ヶ月を要した。その後に実験を再開したところ、故障前に取得し たデータが再現しなかった。4ヶ月に渡ってさまざまな検討を加え、修理中に測定溶液中の分子集合状態が経時変化し たことを突き止めて、故障前のデータを再現することができた。これらの事由によって計画から遅れが生じ、査読つき学術誌への論文投稿まで完了するために6ヶ月の延長を申請して許可された。繰越金は論文投稿までに必要となるうちあわせ旅費・英文添削経費・オープンアクセス経費などに充当する予定である。
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Research Products
(10 results)
