シンクロする微小なバブルたちの振動

―マイクロバブル同期振動の直接観測に成功―

概要

マイクロエンジニアリング専攻の張 軒瑋（ちょう けんい、Xuanwei Zhang）博士課程学生、名村 今日子（なむら きょうこ）准教授、鈴木 基史（すずき もとふみ）教授、分子科学研究所メゾスコピック計測研究センターの西田 純（にしだ じゅん）助教らのグループは、水中に小さな気泡（マイクロバブル）を２個並べて生成し、それらがサブMHzオーダーで同期して振動する様子を捉えることに成功しました。
少量の液体を超高速・高周波数で操る技術は、ハイスループットで特徴の違う細胞をソーティングするなど、医療や化学分野で大量のサンプルを処理してデータを取得するために必要な技術です。マイクロバブルの振動は流れや音波を生み出すので、このような液体の操作に適していますが、振動するマイクロバブルを複数個並べたときにどのように振る舞うかわかっていませんでした。本研究では、光熱加熱を用いてサブMHzオーダーで自発的に振動するバブルを２個生成し、その位置や間隔を精密に制御することに成功しました。そして、隣り合うバブルが同位相や逆位相で同期して振動することを明らかにしました。さらに、バブル間の距離を10μm変えるだけで、バブルの振動周波数が50%以上も劇的に変化することを見出し、バブルの配置だけで液体の動かし方を大きく変える新しい手法を開発しました。
本研究成果は、2025年4月15日にドイツの国際学術誌「Small」にオンライン掲載されました。
研究詳細
シンクロする微小なバブルたちの振動 ―マイクロバブル同期振動の直接観測に成功―

研究者情報

名村 今日子京都大学教育研究活動データベース
鈴木 基史京都大学教育研究活動データベース

書誌情報

タイトル	Configurable Vibrational Coupling in Laser-Induced Microsecond Oscillations of Multi-Microbubble System（多気泡系におけるレーザー誘起マイクロ秒振動の設定可能な振動カップリング）
著者	Xuanwei Zhang, Ryu Matsuo, Yusuke Yahano, Jun Nishida, Kyoko Namura, and Motofumi Suzuki
掲載誌	Small, Wiley-VCH GmbH
DOI	10.1002/smll.202408979
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関連リンク

マイクロエンジニアリング専攻 2025年04月25日