2019 Fiscal Year Research-status Report
Photo-induced active accumulation of particles in droplet
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19K21936
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
元祐 昌廣 東京理科大学, 工学部機械工学科, 准教授 (80434033)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 微粒子 / コーヒーリング効果 / アクティブ粒子集積 / 界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，液滴表面の気液界面流動と蒸発流束を光照射によってコントロールすることで，より能動的にコロイド粒子の集積パターンを制御する，より局所的かつアクティブな，新規粒子集積技術を開発することを目的としている．
初年度は，コロイド粒子を加えたpL～nLサイズの液滴の乾燥過程を計測するための実験システムの構築を行った．倒立顕微鏡上に設置された滴下ステージ上で液滴を生成し，レーザ集光を行って液滴温度分布を変化させる．
粒子を含まない液滴の乾燥過程における3相境界の挙動を，顕微観察により精密に評価した後に，10nm～10μmサイズのポリスチレン微粒子を添加した液滴の乾燥過程での粒子集積ダイナミクスを計測した．乾燥後の堆積粒子は電子顕微鏡を用いて評価した．
ポリスチレン微粒子を含んだ液滴に光吸収剤を添加して．レーザ集光による局所加熱を行ったところ，乾燥中の微粒子パターンが加熱なしの場合と比べて全く異なることがわかった．これは，温度変化による蒸発流束変化に依る現象なのか，表面張力勾配によるマランゴニ対流に依る現象であるのか，については解明中であるが，内部流動の様子が加熱に対応して変化していることは確認しており，ある条件で加熱を行った場合にはコーヒーリングがほぼ消失するような微粒子集積パターンが実現されることを見出した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験システムの構築からコーヒーリング効果の制御までを1年で実施することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
温度分布と集積パターンとの関係を明らかにするために，点形状以外の集光パターンでの加熱を行うことで，様々な温度分布下での現象を観察する．並行して，蒸発流束変化とマランゴニ対流の影響を分離して考察するための数理モデルを構築し，支配的因子を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
3月に支出しようと計画していた分が，新型コロナウイルス感染症の拡大防止のために取りやめになったため．
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