| Project/Area Number |
23K22746
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| Project/Area Number (Other) |
22H01475 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
中川 雄介 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (80805391)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杤久保 文嘉 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (90244417)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000)
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| Keywords | 光解離 / プラズマ / 表面処理 / 大気圧プラズマ / オゾン / 酸素原子 / プラズマ化学反応 / ラジカル光解離 / 任意形状反応場 / プラズマ化学 / ラジカル / レーザー計測 |
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| Outline of Research at the Start |
大気圧プラズマは幅広い対象の化学処理が可能だが、化学処理を支配するラジカルの寿命が短く無効消費が多いという課題がある。これに対し、プラズマで生成される長寿命励起分子を処理対象近傍まで輸送した後、高強度UV光で解離して任意形状の強反応場を形成することで、化学処理の効率と自由度を大きく向上させる。光解離で生じるラジカルの特性を計測するとともに、本手法による化学処理能を解析し、本手法による反応場設計の学理を構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
室温で化学反応性の高い大気圧プラズマは、幅広い分野への展開が期待されている。しかし大気圧プラズマ反応を支配する化学活性種(ラジカル)は寿命が短く、無効消費が多いという課題がある。そこで本研究では、①プラズマで生成した長寿命励起分子を処理対象近傍まで輸送、②高強度紫外(UV)光で長寿命励起分子を光解離してラジカルを生成、の2段階過程により、処理対象近傍の任意の位置で高反応性のラジカルを生成し、無効消費を抑制するとともに、光路に応じた自在な形状で強反応場を形成する。
2023年度は、昨年度に引き続きプラズマ由来長寿命粒子としてオゾンを対象に、オゾンの光解離によるO原子生成特性を解析した。266nmと226nmの二種類の解離用レーザーで生成されるO原子密度を測定した結果、266nm光によるO原子生成効率は4.1×10^(16)/cc/mJであったのに対し、226nm光によるO原子生成効率は6.5×10^(16)/cc/mJとなった。一方、両者の光吸収断面積σの比率はσ(226 nm)/σ(266 nm)= 0.37であることを考慮すると、解離効率=O原子生成効率/吸収断面積は226nm光の方が高いことが示唆される。この要因としては両光源のパルス時間幅の違いによるものである可能性があるが、更なる解析が必要である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していたオゾン光解離によるO原子生成の光源波長依存性を取得し、その結果重要な知見を得ることができた。そのため、研究は概ね順調に進展していると考える。一方、樹脂親水化を指標とした酸化パターニングの評価・解析は検証途中となっているため、検証を完了させる必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、樹脂親水化による空間パターニング検証を完了させるとともに、OHやN原子等のラジカル生成についても実験的に解析し、プラズマ由来長寿命粒子の光解離による強反応場の局所的形成について汎用設計コードを構築する。
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