2014 Fiscal Year Annual Research Report
制限ナノ空間における量子・分子流動ダイナミクスの学理構築
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22246022
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
川野 聡恭 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (00250837)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 徹郎 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00708670)
花崎 逸雄 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (10446734)
土井 謙太郎 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20378798)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 分子流体工学 / マイクロ・ナノデバイス / 制限ナノ空間 / 量子・分子流動ダイナミクス / 表面・界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，制限ナノ空間における溶媒および溶質分子の高次構造，流動性および電気特性の高速・高精度解析を目指し，量子分子流動ダイナミクスに基づく新しい数理体系の構築とその応用技術を探索することを目的としている．
平成25年度までに，電解質溶液中の電場とイオンの濃度場および荷電粒子や分子のダイナミクスを統合的に扱うための解析手法を提案し，そのシミュレーション結果が実験結果を良く再現することを示した．
平成26年度は，昨年度までに得られた知見に基づき，電解質溶液中のイオン濃度場を物理的に制御するため，微小孔を設けたイオン交換膜で溶液を二相に区切り，膜面に垂直方向に外部電場を印加することで移動するイオンを整流し，微小孔内部でイオン濃度が上昇することにより溶媒の流れが誘起されることを確かめた．可視化と電気応答の同時計測により，現象の時空間スケールに対する理解を深めることができた．
総括として，制限ナノ空間における分子流動現象を可視化することに成功し，分子と周囲溶媒との相互作用の視点から輸送現象を解明するに至った．また，量子である電子の振る舞いまで加味し，分子間における電荷移動やトンネル電流を考慮した複合ダイナミクスの解析を可能とした．イオン電流とトンネル電流の同時計測による一分子識別技術について理論的側面からその可能性を示唆し，実験結果との一致を確認することに成功した．本研究の成果は，今後の応用として未踏医療・環境技術の発展に大きく貢献するものと期待される．
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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