2021 Fiscal Year Annual Research Report
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20K15342
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
伊藤 真陽 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (50854098)
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2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 高分子物性 / 構造色 / ナノ多孔体 / マイクロ流体チップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
構造色印刷はインクレスの印刷技術で、リサイクルの効率化に寄与することから近年注目されている。最近、代表者らは高分子フィルムに亀裂状のナノ空間を導入する構造色印刷の新手法を開発した。本課題では、新手法におけるナノ空間形成のダイナミクスを分析することで、ナノ空間の成長の支配因子を明らかにするとともに、新手法が適用可能な高分子材料の選択を増やし、効率よく構造色が印刷できるシステムの構築を目指した。
本手法のナノ空間形成は「UV露光による架橋」と「溶媒による高分子フィルムの膨潤」の2ステップで形成される。膨潤の速度を解析するために、ポリスチレンフィルムの反射率膜厚測定を溶媒in-situで実施した。溶媒中で膨張するポリスチレンの光学モデルで反射率をフィッティングすることで、膜厚の時間変化を計算した。その結果、UV露光のエネルギーの違いによって、ナノ空間形成とナノ空間消失の速度にギャップが発生することが明らかになった。
次に、得た知見をもとに、ナノ空間のパターン印刷のモルフォロジーを利用したデバイスの開発に着手した。近年盛んにマイクロ流体デバイスが研究されていて、バイオのみならず広い分野での応用が期待されている。本手法は長距離にわたって連結されたナノ空間を印刷できる手法であることから、マイクロ流路作製への適用に関して利点を持つと考え、流路の印刷を試みた。厚さ約1μmのポリスチレンフィルムに最小線幅5μmで長さ最大数cmのナノ空間を印刷することに成功した。ここに、蛍光標識をつけたタンパク質などを流して流体デバイス材料として活用できることを示した。
また、UV露光のエネルギーの違いでナノ空間形成の速度ギャップがあることを利用して、高さの異なる2種類の流路を一枚のフィルムに印刷することが出来た。その高さの違いを利用して、大きさの異なるタンパク質を分離する性能を持つ、流路システムの開発に成功した。
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[Journal Article] Structural colour enhanced microfluidics2022
Author(s)
Detao Qin, Andrew H. Gibbons, Masateru M. Ito, Sangamithirai Subramanian Parimalam, Handong Jiang, H. Enis Karahan, Behnam Ghalei, Daisuke Yamaguchi, Ganesh N. Pandian & Easan Sivaniah
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Journal Title
NATURE COMMUNICATIONS
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
