液液光導波路分光法とそのCFD解析による、混じり合う液液界面での化学反応解析
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21K05126
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
角田 欣一 神戸大学, 海事科学研究科, リサーチフェロー (30175468)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀田 弘樹 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (80397603)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 液液光導波路 / 液液界面 / 数値流体力学計算 / 電子移動反応 / 錯形成反応 |
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| Outline of Research at the Start |
申請者らは、世界で最初に屈折率の異なる２つの混じりあう溶媒（水/有機溶媒あるいは水/高塩濃度水溶液） のシースフローによる液液光導波路（ Liquid-core/Liquid-cladding Waveguide: LLW）形成を実現した。本申請では、数値流体力学を用いて、混じり合う液液界面で起こる電子移動反応などの化学反応をLLWによって解析することにより、混じり合う液液界面の新たな反応場としての可能性を追求する。具体的には、I）混じり合う液液界面での電子移動反応（抗酸化反応）の観察、II）CFD解析による混じり合う液液界面での錯生成・抽出・電子移動反応の解析、を検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では以下の２つの研究課題を設定している。すなわち、I) LLWでの電子移動反応の観察、II) CFDシミュレーションを用いたLLWでの化学反応の解析、である。 本年度も、昨年度に引き続き、主として（II）について研究を行った。すなわち、本年度はLLWでの化学反応を広く理解するために、様々な拡散係数と反応速度定数を持つ反応に関してCFDシミュレーションを行った。すなわち、①酸塩基反応、②Al3+（コア）とルモガリオン（クラッド）との錯形成反応、③Cu2+（コア）とEDTA（クラッド）との錯形成反応、④ヘモグロビン（コア）と酸素（クラッド）が結合しオキシヘモグロビンが生成する反応、⑤ヒト血清アルブミン(HSA)（コア）と 8-アニリノ-1-ナフタレンスルホン酸(ANS)（クラッド）の会合反応、である。拡散係数には文献値および測定値を使用し、反応速度定数は大きさの異なるいくつかの値を仮定し、その影響を検討した。その結果、②、③などでは反応生成物の拡散係数が最もそのLLW内の分布に影響を与えることがわかった。また、反応速度は、LLW内の反応生成量には大きな影響を与えるが、その分布にはあまり影響しないことがわかった。一方、④と⑤を比較すると、ANSと酸素の拡散定数の違いにより、LLW内での分布に大きな違いが出ることがわかった。こうした特長は、将来、拡散定数の違いなどに基づくLLWを用いるスペシエーション分析への応用の可能性を示唆するものと考えられる。また、これらの反応のうち①、②、⑤についてはLLWで実際に検討を行っている。特に、②については昨年度の成果である蛍光イメージをシミュレーションする方法を用いて検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度までの主としてコロナ禍による遅れを取り戻すまでには至らなかったが、徐々に遅れは解消しつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
（I）に関しては、本年度も検討を行えなかったが、これまでの結果を基に、より詳しくDPPHとAsAの反応をLLWにより観察する予定である。一方、（II）に関しては、前年度、および今年度のシミュレーションの成果をもとに、さらにLLWにおける①Al3+-ルモガリオン錯形成反応、および②HSAとANSの会合反応、について、さらに詳しくCFDシミュレーションおよびLLW実験を行い、相互に比較していく予定である。
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Report
(3 results)
Research Products
(14 results)
