工学院大学の⻑谷川 浩司 准教授(機械工学科)は、研究を主導する筑波大学システム情報系の金子暁子 准教授、本田恒太 大学院生(システム情報工学研究群構造エネルギー工学学位プログラム)とともに、空間に浮上、合体させた2つの液滴内の流れと流体分布の両方を、蛍光発光粒子を用いて可視化する計測技術を構築しました。これにより、各液滴内部の流体の移動を計測したところ、液滴が合体する際の表面振動によって引き起こされる内部流動が、液体の混合を促進させることが明らかになりました。

液体を持ち運ぶとき、私たちは瓶やコップなどの容器を用いますが、本研究で取り上げているのは容器を用いない「Lab-on-a-drop」と呼ばれる超小型試験環境です。これは、超音波の力で粒状の液体（液滴）を浮かせる超音波浮遊法により実現することができます。Lab-on-a-dropは、空中で自在に液滴の注入、浮遊、輸送、合体、蒸発、回収ができる可能性を秘めており、容器の影響を受けない試験の実施や新しい材料の創出が期待されています。しかし、マイクロリットルサイズの液滴は液体同士を均一に混ぜることは容易ではなく、また、浮遊液滴の内部の流動と混合メカニズムの関係については十分に理解されていませんでした。本研究では、超音波フェーズドアレイを用いて液滴浮遊を実現し、同一種類の液滴2つをそれぞれ浮遊・移動・合体することに成功し、内部流によって混合が促進されたことを明らかにしました。

詳細は、下記プレスリリースをご覧ください。