2015 Fiscal Year Research-status Report
水素ラジカルに対する有機材料の耐性・劣化の分子機構
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15K05545
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
高山 光男 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 教授 (10328635)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 質量分析 / 水素ラジカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２７年度の計画：水素ラジカル発生器を完成させる。
上記計画に従って、原子状水素発生器を製作した。まだプロトタイプに近いが、原子状水素（水素ラジカル）の発生を示すフッ酸(HF)の生成を確認した。エネルギー3.8eV-7.7eVの紫外光ランプをテフロン製反応容器に接続し、反応容器には外部から水素ガス（水素分子）、空気、窒素を導入する管を接続。反応容器内部に水素ガスを導入し、上記紫外線を照射し、水素原子への解離を生じさせた。使用した紫外光のエネルギーは水素ガスの解離エネルギー (4.5eV)より大きいため、水素原子の発生が期待されるが、水素原子の直接的な観測または検出は困難なため、評価反応系を考案した。すなわち、テフロン原料化合物のフッ化エチレンポリマーの炭素フッ素間結合の切断反応と、水素原子との結合反応を組み合わせた。フッ酸のフッ素水素間の結合エネルギーは 569kJ/mol であるのに対し、フッ化エチレンの炭素フッ素間の結合エネルギーは 485kJ/mol であるために、上記の結合切断反応と結合反応が起こることが推定された。反応容器中での上記反応生成物であるフッ酸蒸気を反応容器から流出させ、その検出には、大気圧コロナ放電イオン化イオン源に導入し、大気圧下でイオン分子反応を起こさせ、フッ酸化合物イオンを生成させた。本イオン分子反応により、フッ酸と酸素イオンとの付加反応物イオンを検出することができた。大気圧コロナ放電イオン源では、種々の大気反応イオンが生成するが、それらとフッ酸分子との結合相互作用はこれまで報告されてないため、反応生成物のほとんどが新規であり、現在、その同定を進めている。同定後は、専門誌への論文投稿を予定している。
上記の水素ラジカル発生器における水素原子発生の確認方法は新規技術であるため、発明案件として、特許申請を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、水素ラジカル発生を可能とする装置を製作することができ、水素ラジカルの発生を確認する評価反応系の提案とその証明も実施することができた。特に、水素ラジカルの検出を確認する反応系は新規であり、その反応に従って起こるフッ酸の生成およびフッ酸化合物イオンの生成検出の再現性には十分な注意を払った。すなわち、実験者および実験日を変えて同一の実験を繰り返し実施し、同一の反応および反応生成物が検出できることを確認した。さらに、水素ラジカル発生にかかる装置原理および反応系を知的財産とした発明届けとして申請することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
水素ラジカルの発生条件の検討を継続すると同時に、水素ラジカルとの反応生成物の同定および反応生成物と大気圧コロナ放電イオン化法との組み合わせによるイオン分子反応の詳細を研究し、論文発表する。さらに、水素ラジカルの有機分子との反応性、特にケブラー繊維やポリマー物質との反応を詳細に調べ、繊維構造の脆性劣化の機構を明らかにする。
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Research Products
(7 results)
