金表面上におけるマイクロバブルの新規機能発現とデバイス展開に関する研究

金表面微气泡新功能表达及器件开发研究

基本信息

批准号：
10J06851
负责人：
藤井翔
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、赤外光レーザー(1064nm)集光下で金表面に生成する単一マイクロナノバブル(直径～1μm)を研究対象とし、その周りで起る現象と化学反応に基づいたマイクロナノバブルの新機能、性質の発現、新規利用法の確立を目的としている。本年度は昨年度に引き続き、量子ドット分散溶液中で金表面に気泡を発生させると、量子ドットが金表面上にリング状に集積するメカニズムに関して考察し、国際学術誌Langmuirに報告した。このナノ微粒子の集積メカニズムは、気泡周りに発生するマランゴニ対流によってナノ粒子が気泡の界面に移動し、気泡が創りだす三相界面(固体基板表面と気液界面が接する領域)に集積していると考えた。これにより、表面集積の位置や数を制御しながら溶液プロセスでのナノマテリアルのリング状集積が可能になり、気泡の新しい利用法を提案する事ができた。また、気泡をテンプレートとしている事、及び気泡はレーザー光照射を止めると瞬時に消滅する事から、実質、テンプレートの必要ない、ナノ材料集積方法として捉える事ができる。また、このメカニズムから、分子も三相界面に集積する事がわかった。その分子集積の応用として、台湾国立交通大学、増原宏教授の研究グループと共同研究を行った。グリシンの過飽和水溶液中において気泡を生成させると、気泡界面にグリシンの高濃度溶液が生成し、レーザー光の照射を止めると、高濃度溶液から結晶が成長する様子が確認された。このことから、レーザー光に誘起された気泡は位置を制御した結晶化技術の一つとして利用可能である事が示唆された。これらの研究は国際学術誌ACS Applied Materials & Interfacesに報告した。以上の研究により、レーザー光によって誘起された微小気泡の性質を理解し、新規利用法を見出す事ができた。

在这项研究中，我们重点研究了在聚焦红外激光（1064 nm）下在金表面产生的单个微纳米气泡（直径~1 μm），并根据以下现象和化学反应开发了新的微纳米气泡：围绕它发生的目的是表达功能、属性并建立新的使用方法。今年，继去年的基础上，我们研究了当量子点分散液中金表面产生气泡时，量子点在金表面堆积成环状的机理，并在国际学术期刊《Langmuir》上进行了报道。纳米粒子堆积的机理是，由于气泡周围发生马兰戈尼对流，纳米粒子移动到气泡界面，并在气泡产生的三相界面（固体基质表面与气液界面相遇的区域）处聚集。我想。这使得纳米材料能够在溶液过程中形成环形积累，同时控制表面积累的位置和数量，并且我们能够提出气泡的新用途。此外，由于使用气泡作为模板，并且当激光照射停止时气泡立即消失，因此可以被认为是实际上不需要模板的纳米材料堆积方法。此外，还发现由于这种机制，分子也在三相界面处聚集。作为这种分子积累的应用，我们与台湾国立交通大学增原博教授的研究小组进行了联合研究。当在过饱和甘氨酸水溶液中产生气泡时，在气泡界面处生成高浓度甘氨酸溶液，并且当停止激光照射时，观察到晶体从高浓度溶液生长。这表明激光诱导气泡可以用作位置控制结晶技术。这些研究成果发表在国际期刊 ACS Applied Materials & Interfaces 上。通过上述研究，我们能够了解激光诱导的微气泡的特性，并找到新的利用方法。