化学反応性を有するViscous fingeringの特性

化学反应粘性指法的特征

基本信息

批准号：
02J09896
负责人：
長津雄一郎
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology (2003)Keio University (2002)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

まず、昨年度Chemical Engineering Scienceに投稿したFingeringの成長速度が化学反応を伴うViscous fingeringの特性に及ぼす影響に関する理論解析による論文は審査が長引いており現在もまだ審査中である。ヘレ・ショウセル内に形成される化学反応を伴うViscous fingeringの反応特性に及ぼすセルの間隔の影響について実験的に検討した。セルの間隔が大きくなると反応パターンに及ぼす反応物質の濃度の影響は相対的に小さくなることが明らかになった。これはセルの間隔が小さいときは、反応物質の濃度によって反応面と二液体の境界の相対的な位置関係が大きく異なるのに対し、セルの間隔が大きくなると反応物質の濃度によらず、反応面は二液体の境界に位置しているからであると考えられる。この妥当性を示すために1mm以下のセルの間隔方向の二液体の境界形状の分布と反応場の分布(反応物の濃度分布)を直接実験的に測定する実験系の構築を試みた。そこで従来もっぱら生物細胞の三次元構造の把握に用いられた共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡を用いてセルの間隔方向の構造を計測する手法を立案した。そして実際に慶應義塾大学システムデザイン工学科谷下一夫教授の所有する共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡をお借りしその計測の可能性を検討した。その結果、セル内に焦点が合うためのセルのガラス板の厚さの範囲に制限があることを明らかにした。また測定が可能となるレーザー蛍光物質の濃度条件などを検討した。また化学反応による化学種の濃度変化によって液体の粘性が変化する系での実験を行い、化学反応によって粘度が減少する場合、FingeringパターンからFractureパターンへの遷移が観察された。

首先，去年投稿《化学工程科学》的《指拨增长率对涉及化学反应的粘性指拨特性影响的理论分析》论文，已经审稿很长时间了，正在审稿中。仍在审查中。我们通过实验研究了细胞间距对粘性指法反应特性的影响，粘性指法伴随着 Helle-Shaw 细胞内形成的化学反应。研究发现，随着池间距的增大，反应物浓度对反应模式的影响变得相对较小。这是因为，当单元间距较小时，反应表面和两种液体之间的边界之间的相对位置关系根据反应物的浓度而变化很大，而当单元间距较大时，无论浓度如何，反应都会发生这被认为是因为表面位于两种液体之间的边界。为了证明这一点的有效性，我们尝试构建一个实验系统，直接实验测量两种液体的边界形状分布以及在1 mm的泡孔间距方向上的反应场分布（反应物的浓度分布）或更少。因此，我们设计了一种使用共焦激光扫描荧光显微镜测量细胞间距方向结构的方法，传统上该显微镜专门用于了解生物细胞的三维结构。我们实际上借用了庆应义塾大学系统设计工程系谷下一夫教授拥有的共焦激光扫描荧光显微镜，并检验了测量的可能性。结果表明，用于在单元内聚焦的单元玻璃板的厚度范围存在限制。我们还研究了能够进行测量的激光荧光物质的浓度条件。我们还在一个系统中进行了实验，其中液体的粘度由于化学反应引起的化学物质浓度的变化而变化，并观察到当粘度由于化学反应而降低时从指状模式到断裂模式的转变。