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2015 Fiscal Year Annual Research Report

ナノ形態制御薄膜-液体系の光熱音響効果に関する研究

Research Project

Project/Area Number 25286037
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

鈴木 基史  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00346040)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 名村 今日子  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20756803)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsサーモプラズモニクス / 動的斜め蒸着 / 自己組織化 / 熱工学 / マイクロ・ナノデバイス / マランゴニ効果
Outline of Annual Research Achievements

【本研究の目的】本研究では,動的斜め蒸着法という独自の薄膜技術を駆使して作製する光吸収体をナノヒーターとして用い,液中での光音響効果を調べ,ナノバブル発生に伴う非線形光熱音響効果が発現するための条件やメカニズムを明らかにし,超音波発生源としてMEMS動力源や診断への応用の,みちすじをつけることが目的である.
【平成27年度の成果】平成27年度は,前年度に導入したパスルレーザを用いて水中に浸漬した金ナノ粒子の光熱変換によって発生する光音響効果を詳細に検討した.レーザ強度が5 mJ/cm2に達するまでは,光音響信号がレーザ強度に対してほぼ線形に増加するのに対し,レーザ強度が5 mJ/cm2を超えると光音響信号がレーザ強度の3乗に比例することがわかった.この非線形な光音響信号の増加は,金ナノ粒子表面におけるナノバブル発生によるものであると考えられる.これによって,光音響効果によって発生する超音波を利用したデバイスを検討するための基礎的な条件が明らかになり,MEMS動力源や診断への応用の道が開けたと考えている.
一方,本研究の過程において偶然発見した連続発信レーザ照射によるマイクロバブルの生成・制御,及びその周辺への光照射によるマランゴニ効果の研究は,平成27年度中にさらに発展し,1) マイクロバブル周辺のマランゴニ対流の時間的制御が可能であること,2) マイクロバブル中心の極近傍を加熱することで一方向に収束する流れを生成できること などを明らかにした.さらに,マイクロバブルやマランゴニ対流が,表面張力や表面のナノ形態によって大きく変化することなど,新しい知見が続々と見つかっており,「表面・界面機械工学」と呼べるような新しい学問分野創出のためのきっかけになるのではないかと期待している.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Sheathless particle focusing in a microfluidic chamber by using the thermoplasmonic Marangoni effect2016

    • Author(s)
      Kyoko Namura, Kaoru Nakajima, Kenji Kimura, and Motofumi Suzuki
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 108 Pages: 071603-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4942601

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Microfluidic control on nanoplasmonic thin films using Marangoni effect2016

    • Author(s)
      Kyoko Namura, Kaoru Nakajima, Kenji Kimura, and Motofumi Suzuki
    • Journal Title

      Journal of Nanophotonics

      Volume: 10 Pages: 033006-1-7

    • DOI

      10.1117/1.JNP.10.033006

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Surface-Controlled Metal Oxide Resistive Memory2015

    • Author(s)
      Ke Jr-Jian, K. Namura, J. R. D. Retamal, Ho Chih-Hsiang, H. Minamitake, Wei Tzu-Chiao, Tsai Dung-Sheng, Lin Chun-Ho, M. Suzuki, and He Jr-Hau
    • Journal Title

      Electron Device Letters, IEEE

      Volume: 36 Pages: 1307-1309

    • DOI

      10.1109/LED.2015.2493343

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of Surface Wettability on Marangoni Flows Generated by Localized Plasmon Resonance2016

    • Author(s)
      G. A. Pilgrim, Y. Tu, T. Utsunomiya, T. Ichii, H. Sugimura, K. Namura, and M. Suzuki
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東工大
    • Year and Date
      2016-03-19
  • [Presentation] 熱プラズモニック・マランゴニ対流を用いた微小粒子収束2016

    • Author(s)
      名村今日子, G. A. Pilgrim, 中嶋薫, and 鈴木基史
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東工大
    • Year and Date
      2016-03-19
  • [Presentation] 斜め蒸着法による薄膜の微細構造の制御と応用2016

    • Author(s)
      鈴木基史
    • Organizer
      先端化学・材料技術部会 新素材分科会講演会
    • Place of Presentation
      公益社団法人新化学技術推進協会
    • Year and Date
      2016-02-29
    • Invited
  • [Presentation] Pulsatile flow generated by thermoplasmonic Marangoni effect2015

    • Author(s)
      T. Sono, K. Namura, K. Nakajima, K. Kimura, and M. Suzuki
    • Organizer
      SPIE Micro+Nano Materials, Devices, and Applications
    • Place of Presentation
      The University of Sydney, Sydney, New South Wales, Australia
    • Year and Date
      2015-12-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Micro vortex flows induced by thermoplasmonic Marangoni effect2015

    • Author(s)
      K. Namura, K. Nakajima, K. Kimura, and M. Suzuki
    • Organizer
      SPIE Micro+Nano Materials, Devices, and Applications
    • Place of Presentation
      The University of Sydney, Sydney, New South Wales, Australia
    • Year and Date
      2015-12-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vortex flows pulsated by thermoplasmonic Marangoni effect2015

    • Author(s)
      T. Sono, K. Namura, and M. Suzuki
    • Organizer
      27th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2015)
    • Place of Presentation
      富山国際会議場
    • Year and Date
      2015-11-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナノプラズモニック薄膜を用いたマランゴニ対流によ る微小粒子収束2015

    • Author(s)
      名村今日子, 中嶋薫, 木村健二, and 鈴木基史
    • Organizer
      第1回材料WEEK
    • Place of Presentation
      京都テルサ
    • Year and Date
      2015-10-13
  • [Presentation] Clustering of Microspheres Using Thermoplasmonic Marangoni Effect2015

    • Author(s)
      K. Namura, K. Nakajima, K. Kimura, and M. Suzuki
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会 JSAP-OSA Joint Symposia 2015
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-14
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 熱プラズモニック・マランゴニ効果を用いた脈動流の生成2015

    • Author(s)
      薗利希, 名村今日子, and 鈴木基史
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-13
  • [Presentation] Microfluidic control on nano-plasmonic thin films using Marangoni effect2015

    • Author(s)
      K. Namura, K. Nakajima, K. Kimura, and M. Suzuki
    • Organizer
      SPIE Optics+Photonics 2015
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Year and Date
      2015-08-13
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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