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。

这项研究的重点是在红外激光下（1064 nm）下在金表面生成的单个微凸（直径高达1μM），旨在根据现象和周围发生的现象和化学反应来开发新功能，特性和微瘤的新用途。今年，在去年之后，我们讨论了量子点在量子点色散解决方案上在金表面产生的气泡并将其报告给国际学术期刊Langmuir的机制。我们认为，纳米颗粒的积累机理是，由于气泡周围发生的Marangoni对流，纳米颗粒被移动到气泡界面，并在气泡产生的三相界面（在固体底物表面和气体液体界面中产生的区域）积累。这允许在控制表面积累的位置和数量的同时，在溶液过程中纳米材料的环状积累，并已提出提出一种使用气泡的新方法。此外，由于停止激光照射时气泡用作模板，气泡立即消失，因此可以将其视为积累纳米材料的方法，基本上不需要模板。此外，该机制表明分子也在三相界面上积聚。为了运用这种分子积累，我们与台湾国家乔乔大学的Masuhara Hiroshi教授进行了联合研究。当在甘氨酸的过饱和水溶液中产生气泡时，在气泡界面上产生了高浓度的甘氨酸溶液，并且在停止激光光线时，确认晶体从高浓度溶液中生长出来。这表明激光诱导的气泡可以用作控制位置的结晶技术之一。这些研究已报告给国际ACS应用材料和界面。通过以上研究，我们能够理解激光灯引起的微泡的特性，并发现使用它们的新方法。