Studies on In-situ investigation under the Microwave Selective Heating

2008 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Microwave-Excited, High-Temperature Thermally Non-Equilibrium Reaction Fields
• Project/Area Number: 18070004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: SATO Motoyasu National Institute for Fusion Science, 連携研究推進センター, 教授 (60115855)
• Project Period (FY): 2006 – 2010
• Keywords: マイクロ波反応場 / 非平衡物性 / 非平衡熱力学 / ナノ構造 / アレニウスの式 / マイクロ波化学 / 金属酸化物電磁波還元

Research Abstract

マイクロ波の波長は数ミリから数センチであり、ミクロンからナノメートル程度の物質の微構造に較べて数桁ほど大きい。また、エネルギーの高いフォトンやフォノンで物質を加熱するレーザーや従来からの高温ガスは、高温から低温に熱エネルギーを伝達するという熱力学第1 法則で説明できる。マイクロ波は、フォトンとしてのエネルギーが、室温に相当するフォノンエネルギーと比較しても1〜3桁ほど低い。このように低いエネルギーによる物質の加熱は、熱力学的な不可逆過程を伴う筈であるが、量子と古典の中間に位置するマイクロ波に関して、その物理的な機構はまだ分かっていない。本研究では、マイクロ波を、数十から数百ピコ秒で交番する電界または磁界が物質中の電子と相互作用する反応場という視点で捉え、物質中の電子やイオン、結晶格子の振動に至るエネルギーの緩和過程を実験的に究明し、その物理機構を明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Micro/nanostructure observa tion of microwave-heated Fe3O4 (2009)
  • Author(s): N. Yoshikawa,Z. Cao,D. Louzuguin, G. Xie, S. Taniguchi
  • Journal Title: J. Mater.Res. Vol24, No5 Pages: 1741-47
• [Journal Article] Microwave Frequency Effect of Magnetite (2008)
  • Author(s): S. Takayama, A. Mastsubara, S. Sano, M. Sato, G. Link, M. Thum
  • Journal Title: Plasama and Fusion Reserch Vol3
• [Patent(Industrial Property Rights)] 竪型マイクロ波溶鉱炉 (2009)
  • Inventor(s): 佐藤元泰、永田和宏
  • Industrial Property Rights Holder: 自然科学研究機構、東京工業大学
  • Industrial Property Number: 特許出願
  • Filing Date: 2009-01-31