マイクロ化学

マイクロ化学技術概要

化学システムのミクロ化、集積化が近年、急速に注目されています。これらは測定時間の大幅な短縮と高効率化、試薬量・廃液量の低減、省スペース、携帯性などのさまざまなメリットをもたらし、「オンデマンド、オンサイト化学プロセス」を可能にすると考えられています。この化学プロセスは半導体集積化回路のようにガラスチップ上に集積・微細化することができます。 
集積化ガラスチップは、チップ上に数十~数百ミクロンの流路(チャネル)を作製したもので、チャネル内の小空間に混合、反応、分離、検出などの化学操作を集積化します。

液相微小空間の特徴として、

  • 空間が狭い。空間が狭いことで分子の拡散(移動)距離を短くすることができ、反応時間を短縮できる。 拡散時間(反応時間)は拡散の距離の2乗に比例するので、空間を狭くすることで反応時間(分析時間)を 大幅に短縮することが出来る。

  • 比界面積が大きい。試料体積に対する流路壁面の表面積、あるいは液体と液の接着している界面積の割合が大きい。マイクロチャネル内に2種の異なる性質の液体を導入して界面を形成させた場合、比界面積は機械的に 拡散した場合とほぼ等しい。

  • 熱容量が小さい。熱容量が小さいので、急速な加熱・冷却が可能になる。

などが挙げられます。

これらの特徴の利点となるような実験系を、マイクロ化することできわめて効率的なシステムになります。
また、化学プラントなどの化学工業技術としても革命的な新技術になる可能性を持っています。

サイズ効果(cm→100μm)

大きさ:1/100
分子拡散時間(拡散律速反応時間、分子輸送時間):1/10,000
体積(実験スペース、試料・試薬・廃液):1/1,000,000