エバネッセント波多変量計測法を用いたゼータ電位制御による電気浸透流過渡現象の解明

使用倏逝波多元测量方法通过 Zeta 电位控制阐明电渗流瞬态现象

基本信息

批准号：
08J03770
负责人：
嘉副裕
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

マイクロ流路の壁面帯電(ゼータ電位)によって電界中で発生する電気浸透流の流動構造を解明することを目的とした研究を遂行し,以下の成果を得た.壁面ゼータ電位を把握するために,申請者らによって提案されたナノ・レーザ誘起蛍光法(Kazoe and Sato 2007)を基に,二色の蛍光色素およびエバネッセント波を用いたゼータ電位の定量法を開発した.本手法によって,壁面に施された自己組織単分子膜(SAMs)のパターンを可視化し,ゼータ電位分布として定量的に評価することが可能となった.本手法によう成果は国内学会にて発表され,Applied Physics Lettersに掲載された.また,非一様ゼータ電位によって発生する電気浸透流の過渡状態の速度分布計測を行った.エバネッセント波および体積照射を用いた壁面近傍およびバルク速度計測システムを開発し,位相平均粒子追跡法によって高時空間分解能を有する速度計測が可能となった.上記のSAMsを用いた表面修飾によってゼータ電位分布を発生させた実験流路を用いて電気浸透流の速度計測を行い,電界印加後から運動量拡散によって定常状態に達するまでの時系列速度分布を得た.以上の研究成果は国内学会において発表され,Measurement Science and Technologyに掲載決定となった.その一方で,本年度は米国ジョージア工科大学に海外渡航を行い,電気浸透流中における物質挙動の解明を目的とした研究を行った.エバネッセント波を用いた壁面近傍速度計測より,電界を印加すると粒子が壁面から離れる方向の力を受ける様子が観察された.粒子に働く力は粒子径の二乗,電界の二乗に比例し,非一様電界中における誘電泳動によって説明されることが判った.研究成果は国際会議にて発表された.これらの研究成果は,微小空間における精緻な流動制御および試料の吸着制御といった基盤技術の確立に貢献し,電気浸透流を用いた次世代マイクロ流体デバイスを実用化する上で必要不可欠なものである.

我们进行了一项研究，旨在阐明由于微流体通道的墙壁充电（Zeta电位），在电场中产生的电流动流的流量结构，并获得了以下结果。为了了解壁Zeta电位，我们使用纳米激光诱导的荧光方法，使用两色荧光染料和ivanevanscent波开发了一种定量的Zeta电位方法。这种方法使可视化应用于墙壁的自组织单层（SAM）的模式成为可能，并定量评估Zeta电位的分布。该方法的结果已在日本的一个日本社会中提出，并以信件发表的物理学。我们还测量了由不均匀Zeta电位产生的电流流动流的瞬时状态的速度分布。我们使用evanescent波和体积照射开发了近壁和散装速度测量系统，并且相位平均的粒子跟踪方法使以高时空分辨率测量速度成为可能。我们使用实验流路径测量了电流动流的速度，该实验流通过使用SAM通过表面修饰产生ZETA电位分布，并从应用电场的应用中获得了时间序列速度分布，直到通过动量扩散到达稳态。上述研究结果是在日本会议和测量科学上提出的，并决定在技术上发表。同时，今年，他前往美国佐治亚理工学院的海外，并进行了一项旨在阐明材料在电流流中的行为的研究。从使用evanescent波的测量近壁速度，可以观察到当施加电场时，颗粒会在远离壁的方向上接收力。发现施加在颗粒上的力与粒径和电场的平方的平方成正比，并且通过不均匀的电场中的介电水量来解释。研究结果是在国际会议上提出的。这些研究结果有助于建立基本技术，例如在微观方面的精确流控制和样品吸附控制，对于使用电流动流的下一代微流体设备实际应用至关重要。