Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
現在、カーボンナノチューブやナノダイヤモンドに代表されるナノカーボンが科学分野並びに産業分野において注目されている。最も期待されているその製造法が低温で形成できるプラズマを用いた手法である。特に、プラズマにおいては、気相においてナノカーボンが大量に発生することが知られており（微粒子プラズマ）、プラズマとナノ物質との界面における化学反応を明らかにすることによって、ナノカーボン作製プロセスの著しい向上に期待できる。通常高温環境が必要とされる物質が形成されることについては、プラズマが電子及びイオンの温度について非平衡であることが関係すると考えられる。本研究では、プラズマ中の微結晶ナノカーボン（微粒子）の形成機構を解析するために、熱的非平衡環境であるプラズマとナノカーボンとの界面における熱ダイナミクス（微粒子の表面温度と運動エネルギーとの関係）を明らかにすることを目的とする。蛍光の観測により測定された微粒子の表面温度を、イオン密度、電子温度およびガス温度の測定値により算出することを試みた。ここで仮定したモデルでは、微粒子の表面温度は、イオンの再結合反応及び運動量移行による加熱と放射及び気体への熱移動による冷却とのバランスで決定されるというものである。温度の測定値は計算値の誤差の範囲に収まり、微粒子の加熱機構はこのモデルで説明できることを確認した。微粒子の温度を説明するためには、正確にそれ自体を測定することと、正確にイオン密度と電子温度、ガス温度を測定する必要がある。微粒子プラズマにおいて、これらのプラズマパラメータを測定された例は少なく、今回の手法についてその妥当性を精密に検証する必要がある。それを踏まえ、今回仮定したモデルを再度吟味し、あらゆるサイズの微粒子の加熱機構についてもそのモデルを確定し、プラズマでナノ粒子が生成されることに関する知見を今後得たい。
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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