热が诱起するすべり流れを検出―光ピンセットを援用した可视化手法により热泳动のメカニズム解明へ―

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 辻徹郎 情报学研究科准教授、梅世哲 同修士課程学生(研究当時)、田口智清 同教授らの研究グループは、温度勾配を持つ流体中に置かれたマイクロ粒子の表面近傍に、光ピンセットで流れを検出するトレーサーを留めるという独自手法で、熱浸透すべり流の発生を検出しました。

 热浸透すべり流は、微小粒子の温度勾配方向への泳动现象である热泳动の主要なメカニズムのひとつと考えられています。热泳动は、分子やコロイドなどの微小粒子の分离、浓缩、分析技术への応用が期待されており、そのメカニズムの理解は重要な基础研究课题です。しかし、热浸透すべり流が検出困难な遅い流れであること、また、微小粒子表面近傍という狭い空间で生じる流れであることが障壁となっているためか、その実験的评価はこれまで行われていませんでした。

 本研究では、强い热浸透すべり流を诱起するために、集光レーザーによる光热効果を用いて流体中に强い温度勾配を形成しました。さらに、流れを検出するトレーサーを光ピンセットによりマイクロ粒子表面近傍の领域に留めることで、温度勾配に起因する流れの検出に成功しました。これは、热から流れを作り出す技术や、热を利用して物质を分离する技术の基盘となる研究成果です。

 本研究成果は、2023年11月30日に、国際学術誌「Physical Review Applied」にオンライン掲載されました。また、本研究成果の概要が国際学術誌「Physics」のSYNOPSIS(梗概)にも取り上げられました。

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研究者のコメント

「本研究の动机である热浸透すべり流の実験的観察の着想は、京都大学で2013年に博士号取得后に大阪大学に助教として着任した顷、それまでと违う新しい研究テーマを探していたときにさかのぼります。当时は実験的なアイデアに乏しく実现には至りませんでしたが、この10年で获得した様々な知见をもとに再チャレンジした结果が本论文で结実しました。10年の间、このテーマに関する他研究グループからの进展报告の有无を期待半分?不安半分でウォッチしていましたが、今回、无事に自分たちのアイデアを形にできて少しほっとしています(まだまだ课题があるので『少し』です)。」(辻彻郎)

研究者情报
研究者名
辻 徹郎
研究者名
田口 智清
书誌情报

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【书誌情报】
Tetsuro Tsuji, Satoshi Mei, Satoshi Taguchi (2023). Thermo-osmotic slip flows around a thermophoretic microparticle characterized by optical trapping of tracers. Physical Review Applied, 20(5):054061.

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