資料詳細

目次

序章

  マイクロ・ナノスケール流れの一般的な特徴

  本書の構成と内容

  補足の文献資料

第1章 非圧縮性流れの運動学,保存則,および境界条件

  1.1 流体静力学

  1.2 流体速度場の運動学

  1.3 非圧縮性流れの支配方程式

  1.4 構成式

  1.5 表面張力

  1.6 界面における速度と応力の境界条件

  1.7 支配方程式の解法

  1.8 流れの形態

  1.9 用語とマイクロ流体関連文献について

第2章 一方向流れ

  2.1 長い流路内の定常圧力・境界駆動流

  2.2 一方向流れの駆動開始と発達

  2.3 まとめ

  2.4 補足文献

  2.5 演習問題

第3章 流体回路解析

  3.1 流体回路解析

  3.2 マイクロ流路内流れと等価な流体回路

  3.3 解法

  3.4 まとめ

  3.5 補足文献

  3.6 演習問題

第4章 パッシブスカラー輸送:分散,パターニング,混合

  4.1 パッシブスカラー輸送方程式

  4.2 混合の物理

  4.3 混合の計測と定量化および関連パラメータ

  4.4 低レイノルズ数,高ペクレ数の極限

  4.5 マイクロデバイス内における層流パターニング

  4.6 テイラー-アリス分散

  4.7 まとめ

  4.8 補足文献

  4.9 演習問題

第5章 静電学と電気力学

  5.1 物質中の静電学

  5.2 電気力学

  5.3 電気力学的諸量の解析的表現:複素誘電率と複素導電率

  5.4 電気回路

  5.5 電解質で満たされたマイクロ流路内の等価回路

  5.6 まとめ

  5.7 補足文献

  5.8 演習問題

第6章 電気浸透流

  6.1 電気浸透流の接合漸近法

  6.2 電気二重層におけるクーロン力の積分解析法

  6.3 薄い電気二重層条件での電気浸透流のためのナビエ-ストークス方程式の解法

  6.4 電気浸透移動度と界面動電ポテンシャル

  6.5 界面動電ポンプ

  6.6 まとめ

  6.7 補足文献

  6.8 演習問題

第7章 ポテンシャル流れ

  7.1 ナビエ-ストークス方程式のポテンシャル流れの解を見つけるための手法

  7.2 速度ポテンシャルと流れ関数のラプラス方程式

  7.3 面対称のポテンシャル流れ

  7.4 球座標系における軸対称のポテンシャル流れ

  7.5 まとめ

  7.6 補足文献

  7.7 演習問題

第8章 ストークス流れ

  8.1 ストークス方程式

  8.2 境界を含むストークス流れ

  8.3 境界を含まないストークス流れ

  8.4 マイクロPIV

  8.5 まとめ

  8.6 補足文献

  8.7 演習問題

第9章 電気二重層の拡散構造

  9.1 グイ-チャップマン電気二重層モデル

  9.2 グイ-チャップマン電気二重層下の流れ

  9.3 対流表面導電率

  9.4 理想溶液とデバイ-ヒュッケル近似の精度

  9.5 修正ポアソン-ボルツマン方程式

  9.6 シュテルン層

  9.7 まとめ

  9.8 補足文献

  9.9 演習問題

第10章 マイクロ流路でのゼータ電位

  10.1 定義と表記

  10.2 平衡表面電荷の物理化学的起源

  10.3 表面電荷密度,表面電位,ゼータ電位に関する表現

  10.4 マイクロ流路基板で計測される界面動電位

  10.5 ゼータ電位の制御

  10.6 界面物性を測定する化学的・流体力学的手法

  10.7 まとめ

  10.8 補足文献

  10.9 演習問題

第11章 物質と電荷の輸送

  11.1 物質輸送の形態

  11.2 物質保存則:ネルンスト-プランク方程式

  11.3 電荷の保存

  11.4 ネルンスト-プランク方程式の対数変換

  11.5 マイクロ流体の応用:スカラー画像流速測定法

  11.6 まとめ

  11.7 補足文献

  11.8 演習問題

第12章 マイクロチップを用いた化学的分離

  12.1 マイクロチップ分離:実験による実証

  12.2 1次元的なバンドの拡大

  12.3 マイクロチップ電気泳動:背景と実験

  12.4 実験での難しさ

  12.5 タンパク質やペプチドの分離

  12.6 多次元分離

  12.7 まとめ

  12.8 補足文献

  12.9 演習問題

第13章 粒子の電気泳動

  13.1 電気泳動の基礎:移動境界と静止流体での電気浸透流

  13.2 粒子の電気泳動

  13.3 電気泳動速度の粒子サイズ依存性

  13.4 まとめ

  13.5 補足文献

  13.6 演習問題

第14章 DNAの輸送と分析

  14.1 DNAの物理化学的構造

  14.2 DNAの輸送

  14.3 バルクでのDNAの性質を記述するための理想鎖モデル

  14.4 現実的な高分子モデル

  14.5 狭隘空間でのdsDNA

  14.6 DNA解析手法

  14.7 まとめ

  14.8 補足文献

  14.9 演習問題

第15章 ナノフルイディクス:分子スケールや厚い電気二重層系における流れと電流

  15.1 無限長ナノチャネル内の1方向輸送

  15.2 ナノスケールの領域境界・非一様断面流路における輸送

  15.3 補足文献

  15.4 演習問題

第16章 交流界面動電現象と拡散電荷のダイナミクス

  16.1 界面ポテンシャルが時間変化する場合の電気浸透流

  16.2 等価回路

  16.3 誘導電荷が関係する流動現象

  16.4 電気と熱が連成した流れ(電熱流)

  16.5 まとめ

  16.6 補足文献

  16.7 演習問題

第17章 粒子と液滴の操作:誘電泳動,磁気泳動,テジタルマイクロフルイディクス

  17.1 誘電泳動

  17.2 粒子の磁気泳動

  17.3 デジタルマイクロフルイディクス

  17.4 まとめ

  17.5 補足文献

  17.6 演習問題

付録A 単位および基本的な定数

  A.1 単位

  A.2 基本的な物理定数

付録B 電解質溶液の特性

  B.1 水の基本的物性

  B.2 水溶液と重要な物性

  B.3 化学反応,速度定数,平衡

  B.4 溶質の効果

  B.5 まとめ

  B.6 補足文献

  B.7 演習問題

付録C 座標系とベクトル解析

  C.1 座標系

  C.2 ベクトル解析

  C.3 まとめ

  C.4 補足文献

  C.5 演習問題

付録D 支配方程式

  D.1 スカラ-ラプラス方程式

  D.2 ポアソン-ボルツマン方程式

  D.3 連続の式

  D.4 ナビエ-ストークス方程式

  D.5 補足文献

付録E 無次元化および代表パラメータ

  E.1 バッキンガムのΠ定理

  E.2 支配方程式の無次元化

  E.3 まとめ

  E.4 補足文献

  E.5 演習問題

付録F ラプラス方程式とストークス方程式の多重極解

  F.1 ラプラス方程式

  F.2 ストークス方程式

  F.3 ストークス多極子:ストレスレットとロトレット

  F.4 まとめ

  F.5 補足文献

  F.6 演習問題

付録G 複素関数

  G.1 複素数および基本的な計算

  G.2 直交するパラメータの組み合わせへの複素変数の使用

  G.3 調和パラメータの解析的表現

  G.4 クラマース-クローニッヒの式

  G.5 等角写像

  G.6 まとめ

  G.7 補足文献

  G.8 演習問題

付録H 相互作用ポテンシャル:溶媒と溶質の原子モデル

  H.1 分子間ポテンシャルの熱力学

  H.2 液体状態理論

  H.3 排除体積計算

  H.4 原子シミュレーション

  H.5 まとめ

  H.6 補足文献

  H.7 演習問題

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