2019 Fiscal Year Annual Research Report
Modelling on the air-water interface for advanced plasma-aided biology
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16K04998
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| Research Institution | Seikei University |
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Principal Investigator |
村上 朝之 成蹊大学, 理工学部, 教授 (20323818)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | プラズマ化学 / モデリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、プラズマの生物・医療応用研究を格段に発展させるため「モデリングにより、空気と水の境界面の物理化学反応を解明する」ことを目的とした。
①空気成分（窒素・酸素・炭素・水蒸気）とプラズマ生成粒子（活性化学種・荷電粒子種）の相互作用の解明する水蒸気プラズマのブレイクダウン１次元シミュレーションモデル・大気飽和水の化学反応シミュレーションモデル・kHz電源駆動大気圧ヘリウムプラズマの反応数値シミュレーションモデルを開発した。②空気-水境界面におけるプラズマ粒子のイオンクラスタリング現象に注目し、イオンクラスタ数密度・境界面への堆積挙動・気相から液相種への変化を明らかにした。ここでは数値流体力学のモデリングを新たに開発し、これまでの実績であるプラズマ化学反応計算とのハイブリッド方式を確立した。③空気-水境界面における液相化学反応挙動に注目したモデリングを行い、窒素ガスを用いたkHz電源駆動低温大気圧プラズマの生成する活性窒素種・活性酸素種と液体（純水および細胞培養液）の相互作用を明らかにした。ここでは数値流体力学のモデリングを開発し、これまでに実績のあるプラズマ化学反応計算とのハイブリッド方式を確立した。また、本研究で得られた知見に基づく英国大学機関との国際共同研究体制を構築し、実験研究と本モデルを統合することで理論・実験・計算の面から「どのプラズマ粒子が空気-水境界面まで届き、新たな粒子を生成しつつ、それを乗り越え、液相に浸透・拡散していくか」を明らかにした。
その結果、原著学術論文5編、解説論文2編、国際会議招待講演6件、国際会議講演20件、国内会議講演10件の業績を得た。
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