2022 Fiscal Year Research-status Report
Translational Motion of Liquid Lubricants Tracked with Single Fluorophores
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21K18935
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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)
松本 拓也 神戸大学, 工学研究科, 講師 (70758078)
天野 健一 名城大学, 農学部, 准教授 (30634191)
平山 朋子 京都大学, 工学研究科, 教授 (00340505)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | トライボロジー / エネルギー散逸 / 表面界面 / その場観察 / 蛍光顕微鏡 / スピロビフルオレン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では固体に挟まれた潤滑油分子の並進運動を計測する。現在世界中で使われている潤滑油は、蒸気圧の低い炭化水素液体（ポリオレフィンなど）に微量（0.01-0.1%）の極性化合物（長鎖脂肪酸など）を溶解した溶液である。炭化水素液体(機械工学では基油とよぶ)に極性化合物(同じく添加剤)を加えると格段に滑りがよくなる経験則にもとづいて実用潤滑油が製造販売されている。微量の添加剤を加えても潤滑油の粘度は変化しない。にもかかわらず滑りがよくなるのはなぜか？ 高校生が抱いても不思議のない問いに分子科学の視点から答えることが研究の目的である。
機械工学と分子科学をつなぐ学際研究を進めるために大西洋(物理化学)・手老龍吾(生物物理)・平山朋子(機械工学)・松本拓也(有機化学)・天野健一(統計力学) からなる研究チームを組織し、それぞれが指導する大学院生に研究協力者として参画を求めた。
2年次となる2022年度には(1)前年度までに計測した顕微鏡動画から蛍光単一分子による点発光を識別し、その数変化を定量的に再現するための数理モデルを複数構築した。(2)潤滑油(有機溶媒)に溶解する蛍光マーカー化合物としてこれまで使用してきたBODIPY系化合物は焼尽(励起光照射によって蛍光マーカー化合物が壊れてしまうこと)がおこりやすい欠点があった。焼尽しにくいスピロビフルオレン系化合物をチーム内で合成して蛍光顕微鏡による計測を進めた。
（3）第53回（2022年秋季）応用物理学会において本チーム研究の成果「蛍光一分子観察法の固体-有機溶媒界面における分子挙動観察への応用」を筆頭著者として登壇口頭発表した松下結依（豊橋技術科学大学大学院生）が講演奨励賞を受賞した。受賞者本人の精進に加えて、水中生体膜の計測評価に使われてきた蛍光一分子観察を潤滑油研究に転用する本研究の挑戦性が肯定的に評価されたものと喜んでいる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要（2）に述べたように、蛍光顕微鏡で測定した実験結果を定量的に再現するための数理モデルを構築した。当初計画では単一モデルによるフィッティングを想定していたが、複数のモデルをたてて相互比較する必要が生じた。そのために2022年度に予定した国際学術誌での論文発表が遅れている。学会発表は順調に件数を重ね、講演奨励賞を受賞することもできたが、全体として「やや遅れている」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
3年計画の最終年次となる2023年度内に国際学術誌に論文を発表し、蛍光一分子観察を潤滑油研究に転用する本研究のアイデアを世界の研究者へ発信する。
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| Causes of Carryover |
COVID-19による出張制限のために蛍光一分子追跡の実験計測を研究代表者と分担者が集合しておこなうことができなかった。さらに、海外で開催される国際学会での対面発表をおこなうことができなかった。そのため旅費に未執行が生じた。2023年5月にCOVID-19の感染症分類が5類に移行され、国内海外ともに出張制限が撤廃される見通しである。2023年度へ繰り越した対面出張による研究活動をおこなうために次年度使用額を活用する。
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Research Products
(11 results)
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[Presentation] Application of FM-AFM2022
Author(s)
Hirade, M.; Moriguchi, S.; Kogure, A.; Nakajima, H.; Onishi, H.
Organizer
14th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ’22 (ALC’22)
Int'l Joint Research / Invited
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