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
Project/Area Number |
21K05126
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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Research Institution | Kobe University |
Principal Investigator |
角田 欣一 神戸大学, 海事科学研究科, 客員教授 (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 2022)
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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 |
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つの研究課題に取り組む。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。本年度は、主として(II)について研究を行った。すなわち、これまでは実験結果とシミュレーション結果を比較する方法として、厳密な比較が必要なときは、LLWで得られた蛍光イメージから蛍光強度をデジタル化し、さらにそれにアーベル変換を施すなどにより行ってきた。しかし、アーベル変換では、中心部では実験結果とよい一致を与えるものの、周辺部に関しては誤差が大きかった。そこで、シミュレーションでは、中心から一次元方向の反応生成分子の濃度分布、さらに蛍光強度分布、が結果として得られるが、それを二次元に展開し、さらに光軸方向に積分することにより、蛍光イメージそのものをシミュレーションする方法を開発した。そして、その方法を、Al3+とルモガリオンの反応観察に応用した。各反応化学種の拡散係数は前年度求めた値を用いた。また、導波光強度分布に、まずLLWの屈折率分布に関するシミュレーション結果を用いたところ、実際の強度分布と異なり、蛍光強度分布に関する実験結果とシミュレーション結果の一致は得られなかった。そこで、実験で導波光強度分布を測定し、その値をシミュレーションに用いた。その結果、Al3+ -ルモガリオン錯体の蛍光強度分布に関する実験結果とシミュレーション結果はよい一致を示し、本法がLLWにおける反応解析に有用であることが分かった。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
主にコロナ禍により、本年度も研究遂行にやや制限を受け、研究の遅れを生じた。しかし、徐々に次年度以降、徐々に解消していくものと考えられる。
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Strategy for Future Research Activity |
(I)に関しては、本年度は検討を行えなかったが、前年度の結果を基に、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、および今年度の成果をもとに、さらにLLWにおけるAl3+-ルミガリオン錯体反応の様々な条件でのCFDシミュレーションおよび実験を行い、相互に比較していく予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)