九州大学-研究者情報 [手嶋秀彰 (助教) 工学研究院航空宇宙工学部門]

1.	Haruya Ishida, Hideaki Teshima, Qin-Yi Li, Koji Takahashi, Optimizing the Methodology for Accurate and Accessible Slip Length Measurement with Atomic Force Microscopy, International Journal of Thermofluids, 2024.03, これまで最も広く用いられながら不透明であったAFMを用いた流体のすべり長さの解析法の正確性について議論し、既存の手法は大きな計測誤差を引き起こしうることを示した。また、既存の手法が抱える問題点を解決する新手法を提案し、実際に計測誤差が改善することを実験結果を基に示した。.
2.	Heima Yuta, Hideaki Teshima, Koji Takahashi, Nanoscale Contact Line Pinning Boosted by Ångström-Scale Surface Heterogeneity, The Journal of Physical Chemistry Letters, 10.1021/acs.jpclett.3c00428, 14, 14, 3561-3566, 2023.04, [URL].
3.	Hideaki Teshima, Hiroki Kusudo, Carlos Bistafa, Yasutaka Yamaguchi, Quantifying interfacial tensions of surface nanobubbles: How far can Young's equation explain?, NANOSCALE, 10.1039/d1nr07428h, 14, 6, 2446-2455, 2022.02, [URL].
4.	Hideaki Teshima, Sirshendu Misra, Koji Takahashi, Sushanta K. Mitra, Precursor-Film-Mediated Thermocapillary Motion of Low-Surface-Tension Microdroplets, Langmuir, 10.1021/acs.langmuir.0c00148, 36, 19, 5096-5105, 2020.05, In contrast to microdroplet condensation with high contact angles, the one with low contact angles remains unclear. In this study, we investigated dynamics of microdroplet condensation of low-surface-tension liquids on two flat substrate surfaces by using reflection interference confocal microscopy. Spontaneous migration toward relatively larger droplets was first observed for the microdroplets nucleated on the hydrophilic quartz surface. The moving microdroplets showed a contact angle hysteresis of a0.5°, which is much lower than the values observed on typical flat substrates and is within the range observed on slippery lubricant-infused porous surfaces. Because the microdroplets on the hydrophobic polydimethylsiloxane surface did not move, we concluded that the ultrathin precursor film is formed only on the hydrophilic surface, which reduces a resistive force to migration. Also, reduced size of droplets promotes the thermocapillary motion, which is induced by a gradient in local temperature inside a small microdroplet arising due to the difference in size of adjacent droplets..
5.	Hideaki Teshima, Yasuyuki Takata, Koji Takahashi, Adsorbed gas layers limit the mobility of micropancakes, Applied Physics Letters, 10.1063/1.5113810, 115, 7, 2019.08, In contrast to surface nanobubbles, the properties of atomically flat gas phases such as micropancakes remain unclear. In this study, we investigated nanoscopic gas phases existing at the interface between highly ordered pyrolytic graphite and air-supersaturated pure water using high-sensitivity frequency-modulation atomic force microscopy (AFM). Micropancakes appeared on a disordered gas layer overlying an ordered gas layer and moved in the direction of AFM scanning. Their movement stopped at the edge of the disordered gas layers, whereas the two gas layers did not move at all. The limited mobility of micropancakes is explained by assuming that the disordered and ordered gas layers, which are composed of strongly adsorbed gas molecules, behave like solid surfaces, and that the surface heterogeneity between them results in a pinning effect..
6.	Hideaki Teshima, Takashi Nishiyama, Koji Takahashi, Nanoscale pinning effect evaluated from deformed nanobubbles, Journal of Chemical Physics, 10.1063/1.4973385, 146, 1, 2017.01, Classical thermodynamics theory predicts that nanosized bubbles should disappear in a few hundred microseconds. The surprisingly long lifetime and stability of nanobubbles are therefore interesting research subjects. It has been proposed that the stability of nanobubbles arises through pinning of the three-phase contact line, which results from intrinsic nanoscale geometrical and chemical heterogeneities of the substrate. However, a definitive explanation of nanobubble stability is still lacking. In this work, we examined the stability mechanism by introducing a "pinning force." We investigated nanobubbles at a highly ordered pyrolytic graphite/pure water interface by peak force quantitative nano-mechanical mapping and estimated the pinning force and determined its maximum value. We then observed the shape of shrinking nanobubbles. Because the diameter of the shrinking nanobubbles was pinned, the height decreased and the contact angle increased. This phenomenon implies that the stability results from the pinning force, which flattens the bubble through the pinned three-phase contact line and prevents the Laplace pressure from increasing. The pinning force can also explain the metastability of coalesced nanobubbles, which have two semispherical parts that are joined to form a dumbbell-like shape. The pinning force of the semispherical parts was stronger than that of the joint region. This result demonstrates that the contact line of the semispherical parts is pinned strongly to keep the dumbbell-like shape. Furthermore, we proposed a nanobubble generation mechanism for the solvent-exchange method and explained why the pinning force of large nanobubbles was not initially at its maximum value, as it was for small nanobubbles..

主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等

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主要学会発表等

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学会活動

所属学会名

日本混相流学会

日本伝熱学会

応用物理学会

日本機械学会

学会大会・会議・シンポジウム等における役割

2023.05.25～2023.05.27, 第60回日本伝熱シンポジウム, 座長(D33 分子動力学4).

2023.03.06～2023.03.06, 第76期日本機械学会九州支部総会・講演会, 座長(A1: 流体工学).

2021.05.25～2021.05.27, 第58回日本伝熱シンポジウム, 座長 (セッション: 分子動力学4).

学術論文等の審査

年度	外国語雑誌査読論文数	日本語雑誌査読論文数	国際会議録査読論文数	国内会議録査読論文数	合計
2023年度	5				5
2022年度	1	1			2

その他の研究活動

海外渡航状況, 海外での教育研究歴

University of Waterloo, Canada, 2019.05～2019.11.

受賞

日本機械学会奨励賞（研究）, 一般社団法人日本機械学会, 2023.04.

井上研究奨励賞, 公益財団法人井上科学振興財団, 2021.12.

優秀プレゼンテーション賞, 日本伝熱学会, 2021.05.

日本伝熱学会奨励賞, 日本伝熱学会, 2019.05.

Best student presentation award, 6th International Symposium on Micro and Nano Technology, 2017.03.

研究資金

科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)

2022年度～2024年度, 挑戦的研究（萌芽）, 分担, 固気液三相界線の分子的描像へと迫る新たな走査プローブ顕微鏡法.

2022年度～2025年度, 国際共同研究強化(A), 代表, ナノ界面技術の融合による構造近傍の固気液三相界線の物理解明.

2022年度～2023年度, 若手研究, 代表, 表面電荷密度マッピングが切り拓く相界面ナノフルイディクス.

2021年度～2022年度, 研究活動スタート支援, 代表, 加熱中の固液界面のナノスケール3次元計測による発泡初期過程の解明.

2018年度～2019年度, 特別研究員奨励費, 代表, 固液界面ナノバブル周辺の分子間力分布計測を基盤とする新たな界面工学への挑戦.

2020年度～2020年度, 特別研究員奨励費, 代表, 固気液三相界線の物理機構解明のための分子スケール融合型研究.

日本学術振興会への採択状況(科学研究費補助金以外)

2020年度～2020年度, 特別研究員, 代表, 固気液三相界線の物理機構解明のための分子スケール融合型研究.

2018年度～2019年度, 特別研究員, 代表, 固液界面ナノバブル周辺の分子間力分布計測を基盤とする新たな界面工学への挑戦.

競争的資金(受託研究を含む)の採択状況

2023年度～2026年度, 戦略的創造研究推進事業 (文部科学省), 代表, 超空間分解能計測と界面特性マッピングで拓く「すべり」の新学理.

寄附金の受入状況

2023年度, ENEOS東燃ゼネラル研究奨励・奨学会, Hydrovoltaic現象解明のための新規ケルビンプローブフォース顕微鏡法の開発.

2022年度, 公益財団法人服部報公会, 相界面電荷密度マッピングを実現する新たな走査プローブ顕微鏡法の開発.

2021年度, 公益財団法人稲盛財団, 加熱液中原子間力顕微鏡の開発と沸騰開始の素過程の解明.

2021年度, 公益財団法人スズキ財団, 核沸騰現象の解明に向けた加熱液中原子間力顕微鏡の開発.

2021年度, 公益財団法人マツダ財団, 加熱中の固液界面のナノスケール3次元計測による沸騰開始プロセスの解明.

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