2020 Fiscal Year Annual Research 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 京都大学, 工学研究科, 教授 (00340505)
天野 健一 名城大学, 農学部, 准教授 (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。4種類の蛍光分子(581/591・R6G・530/550・558/568)を用いた測定で、界面に捕捉された単一蛍光分子を発光を記録できた。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。
パルミチン酸濃度を0.003から0.150 mass%の範囲で変えた測定を追加して定量解析をおこなったうえで、2020年度中に国際学術誌（査読付き）で公開する計画であったが、COVID-19のために代表者・分担者ともに研究活動を数ヶ月にわたって中断せざるを得なかった。本報告の作成時点（2021年4月）までに追加測定が完了し、2021年度上半期に国際学術誌へ論文投稿すべく準備を進めている。
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