2013 Fiscal Year Annual Research Report
粒子輸送と熱的作用を考慮したプラズマと物質の相互ダイナミクスの解析
| Project Area | Creation of Science of Plasma Nano-Interface Interactions |
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| Project/Area Number |
21110007
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
杤久保 文嘉 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (90244417)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小田 昭紀 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (70335090)
白井 直機 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (80552281)
内田 諭 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (90305417)
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| Project Period (FY) |
2009-07-23 – 2014-03-31
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| Keywords | 大気圧プラズマ / 直流グロー放電 / プラズマ－液体界面 / 金属ナノ粒子生成 / 自己組織化 / プラズマシミュレーション / 電解反応 / 古典分子動力学法 |
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| Research Abstract |
本研究では液体電極と希ガス流を用いた大気圧グロー放電を主な対象とし、非平衡プラズマと液体が接する“プラズマ気液界面”におけるプラズマと液体のナノスケールでの相互作用解明を目的とする。研究課題を３つのサブテーマに分類し、シミュレーションを中心として以下の成果を得た。
①プラズマ電極を用いた電解反応の解明：“液体電極を用いた大気圧グロー放電”を“プラズマ電極を有する電解反応”と見なし、プラズマからの電子、または正イオン照射によって液中に誘導される反応について実験的に検討した。プラズマ電極を有する電解反応では、ガスの種類、液体の種類等を変えることにより、酸化・還元反応を制御できる可能性があることを示し、その応用として、金ナノ粒子、銀ナノ粒子、磁性粒子（マグネタイト）の生成を行った。
プラズマ（直流グロー放電、または誘電体バリア放電）と電気分解（液中のイオン輸送と反応）を包含したシミュレーションを初めて実現し、電気二重層形成を含めたプラズマ気液界面の物理的挙動、プラズマから液中に導入される反応等を推定した。
②放電の自己組織化現象の解明：平行平板電極間に生成されるアルゴン中の直流グロー放電について、軸対称二次元シミュレーションにより、前期グローから正規グローにかけての負性抵抗領域でリング状自己組織化構造が再現されることを示し、この自己組織化構造が生成・維持される機構を放電物理の立場から論じた。
③バイオ応用のためのプラズマモデリング：標準的な非平衡大気圧プラズマにおいて、希ガス（ヘリウム）に微量の不純物（窒素、水蒸気）が混入した際のプラズマ形成における不純物の影響を数値シミュレーションから定量的に評価し、微量の添加量であっても不純物からのイオンの影響がプラズマの時空間構造を決定することを明らかにした。また、菌を構成するリン脂質とOラジカルの反応過程を量子MDより検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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