客观日本

【先驱科研人】通过散射光和荧光解析流体内的输运现象,在微小尺度测量领域为制造业贡献力量

2024年05月20日 科学家访谈

栗山 怜子
京都大学 研究生院工学研究科 机械理工学专业 助教
出生于东京都。2015年完成庆应义塾大学研究生院理工学研究科综合设计工学专业博士课程,获工学博士学位。曾任日本学术振兴会特别研究员,后在民间企业工作,2016年起任现职。2023年入选先驱科研人。

Q1. 进入现在的专业的契机是什么?
A1. 受父亲工作的影响,对制造业产生了向往

我至今还记得跟随从事人造卫星热设计工作的父亲去参观技术展览会和宇宙开发事业团(现宇宙航空研究开发机构)种子岛宇宙中心的情景。每天耳濡目染父亲的工作,渐渐地我对制造业产生了向往。

大学入学时,我曾在法学部和理工学部之间犹豫不决,但最终出于“理工学部似乎很有趣”的想法而选择了理工学部。之后,我进入了佐藤洋平教授的研究室,利用基于流体分子的分子振动产生的拉曼散射光,研究微通道中的温度和浓度的非侵入性可视化。

刚进入研究室时,使用从未见过的光学仪器进行实验,参加充满专业术语的讨论,让我感到自己知识的贫乏,但受到老师和学长一丝不苟进行研究的激励,我也逐渐变成了以研究室为中心的生活方式。学生时代有幸参加过研讨会,目睹了大学和企业研究人员对等讨论的热烈场景,这也推动我走上了研究的道路。

使用显微镜观察微通道中的荧光信号。微弱的荧光信号容易受到外界影响,因此栗山助教在实验时总是格外留意。

Q2. 您在热流体工程领域瞄准的研究目标是什么?
A2. 以非接触的方式实现高时空分辨率的现象可视化

地球上存在着空气、水等各种“流体”。热流体工程学旨在测量、解析和控制这些流体的流动以及热量和物质的传输现象,这不仅有望应用于汽车和飞机等制造业,还在医疗和能源领域都有应用前景。

我目前所在的京都大学热材料力学研究室正致力于利用光的特性和效应开发一种测量和控制方法,以实现各种热流体设备的小型化和高效化。捕捉微米(微米为100万分之1米)或纳米(纳米为10亿分之1米)尺度的微小传输现象并非易事,但揭示肉眼不可见现象所带来的乐趣也是无可代替的。

此前的研究,主要集中在利用通过光来检测荧光分子旋转运动的“荧光偏振法”,开发不易受外部环境影响的方式测量流体温度和粘度的方法,并利用从物质界面渗出的纤薄纳米尺度光层来测量壁面附近的温度和浓度。在先驱研究计划(PRESTO)中,我们的目标是使用对力有响应的特殊荧光分子作为应力探针,在非接触和高时空分辨率条件下实现流体应力场的可视化。我们希望将开发的方法应用于如流体工程学、医疗和流变学等领域的各种复杂流动现象的研究,进而提高工业设备及工艺的效率,并用于循环系统疾病的预防。

Q3. 对立志成为研究人员的人有何建议?
A3. 与人交流,享受自己的变化

在分析实验结果时,我经常为如何解释“这个结果意味着什么”而苦恼。虽然这个阶段很煎熬,但我认为花费时间从各个角度思考并找出细微变化是科研工作必不可少的过程,这也是促进自身成长的动力。

作为一名大学教师,我深感作为指导者的责任,也享受着与学生一起进行实验、分享新发现的乐趣。即使同一领域的研究人员和学生聚在一起,对研究的观点和方法也各不相同。不要带有先入为主的观念,多与人交流意见,不仅要观察研究对象,还要“观察”自己,或许就会看到研究的方向和未来前景。请一边享受这种变化,一边探索属于自己的研究之路。(TEXT:横井Manami)

栗山助教最喜欢的地方是她的研究基地——京都大学桂校区的校园。在那里漫步时可以全身心地感受四季不同的风景。

原文:JSTnews 2024年5月号
翻译:JST客观日本编辑部

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