Periodic precipitation banding in reaction-transport-reaction systems: a new phenomenon linking electrochemistry and nonlinear science

• Project/Area Number: 25K08563
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Japan Women's University
• Principal Investigator: 林 久史 日本女子大学, 理学部, 教授 (60250833)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 愛木 豊彦 日本女子大学, 理学部, 教授 (90231745)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2030-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2029: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2028: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2027: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2026: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 周期的沈殿帯形成 / 沈殿パターニング / 反応-移動-反応系 / 数値シミュレーション / 電極反応

Outline of Research at the Start

金属電極の間に～10 mMの添加塩を含むアガロースゲルをはさみ、数時間おきに 3 V程度の電圧をかけると、ゲル中に金属水酸化物（あるいは酸化物）の周期的沈殿帯が形成する。電気化学的反応によるイオンの生成・消滅と、電場の影響をうけたイオンのゲル中での移動、そしてイオン同士の沈殿反応が結びついた、こうした「反応-移動-反応系」は、最近、我々が発見したものである。本研究では、電気化学と非線形科学にまたがる、この新しい現象の理解をめざし、理論と実験の両面から、はじめて本格的にアプローチする。