2020 Fiscal Year Annual Research Report
Laser-soft x-rays combined analysis of optically trapped aqueous droplet
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19K22195
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
火原 彰秀 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30312995)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原田 慈久 東京大学, 物性研究所, 教授 (70333317)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | エアロゾル / レーザー / 光トラップ / 光計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度作製した卓上型準弾性レーザー散乱装置および、従来の光学顕微鏡型準弾性レーザー散乱装置にて、液滴・気泡表面張力測定の検討を進めた。
当初想定していたレーザートラップ型の測定は非常に環境にセンシティブであることが分かった。試料ステージの剛性向上などの対策を行った。別の解決法として、基板上の液滴を計測する手法を検討した。この方法でも準弾性レーザー散乱測定が可能であることが判明した。
研究代表者と分担者の議論の結果実施することとした気泡測定も、引き続き検討を進めた。ポリジメチルシロキサン（PDMS）表面を、プラズマ処理後すぐにポリビニルアルコールにてコーティングする手法を用いて親水化することにより、ウェル付マイクロ流路中に安定して気泡を生成することに新たに成功した。気泡は屈折率の関係上、通常のレーザー集光法ではトラップできない。そこで、アキシコンレンズを用いたレーザー集光を構築することにより、焦点中心部に光照射部のない空洞型の光場を生成した。この集光法により気泡がトラップできることを明らかにした。この手法により、水ー空気界面、界面活性剤水溶液ー空気界面をもつマイクロバブルの表面張力光測定に成功した。空洞型光場をもちいるため、光強度が弱くなるため信号強度は小さくなる傾向にあるため、光トラップと光計測がトレードオフ関係となったが、十分にスペクトル解析可能な準弾性レーザー散乱スペクトルを得ることができた。マイクロ流路内のマイクロバブルを計測しているため、溶液組成を変化させたときの張力変化も簡便に計測できる手法を新たに実証することができた。
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