2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of supercritical plasma flow field aiming at one-step synthesis of composite nanoparticles for drug delivery
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15H03919
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
茂田 正哉 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (30431521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 学 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (20243272)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 流体工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超臨界プラズマ環境におけるナノ粒子の合金化・複合化・有機修飾の手法を段階的に確立し、プラズマの流動特性と合成物の材料特性の相関を明らかにしながら、有機修飾複合ナノ粒子のワンステップ合成の実現を目指す。平成29年度は、前年度に確立した複数の高速ビデオカメラと分光デバイスから成る、発光スペクトルからプラズマ温度や電離状態を診断するシステムによって、レアアース金属を含む鉄系電極を用いて二酸化炭素中で放電を行った際にアークプラズマが従来電極の場合とは大きく異なる様相を示すことを明らかにした。また放電電圧を下げるためにタングステン陰極に添加されているエミッター元素の電極内拡散および表面蒸発プロセスや、陽極にアルミニウムを使用した場合の電子流入の効果も含むアークプラズマからの熱エネルギー輸送プロセスを数値解析的に明らかにした。さらにプラズマ環境で豊富に存在する電子による粒子帯電を考慮したマルチスケールのナノ粒子群の集団成長をシミュレートするためのモデルを構築し、帯電によって凝集成長が抑制されるために特にアークプラズマ近傍ではナノ粒子が小粒径となることも明らかにした。加えて、前年度に確立した熱プラズマの乱流的挙動および輸送されるナノ粒子群をより正確にシミュレートするための計算手法を用いて、プラズマ外縁部において渦群が二層構造をとった後に崩壊してより複雑な熱流動場を形成する中で、小粒径のナノ粒子が多数生成した後に拡散および凝集によって粒子数を減少させながら大粒径化すること、そしてそのような場は外部磁場によって制御可能であることを示した。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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