2017 Fiscal Year Annual Research Report
Nanoscale Observation of Liquid-Gas Phase Change Using Transmission Electron Microscopy
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16K14174
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高橋 厚史 九州大学, 工学研究院, 教授 (10243924)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
生田 竜也 九州大学, 工学研究院, 技術専門職員 (70532331)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノマイクロ熱工学 / 透過電子顕微鏡 / ナノバブル / カーボンナノチューブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SiNメンブレンを窓として用いる液体試料セルに純水を封入し、透過電子顕微鏡(TEM)を用いて水中に生じる直径10nm以下の気泡の場所を特定することに昨年度中に成功したことを踏まえ、本年度はその生成した気泡の成長および合体について実験を行った。気泡は加速電圧300kVの電子ビームによる水分子の分解による水素ガスを主成分として成長するが、それらはすべて界面ナノバブルであること、液体セル内でピン止めされることなくスムーズに成長することがわかった。複数の気泡の成長は互いに押し合って最終的に合体に至るが、その際、大きなナノバブルは気液界面が柔軟に変形して合体しにくいのに対して、小さなナノバブルは比較的合体しやすいことがわかった。液体セルの内側表面に集束イオンビームを用いて濡れ性を局所的に変化させて水の観察を行ったが今回の実験ではその影響は確認できなかった。そこで、内壁の効果がより顕著に表れることを期待して、液体試料セルとしてカーボンナノチューブの内部空間を利用することとした。特に、直径100nm程度のカップスタック型カーボンナノチューブを十分に親水化して水を含ませた状態でTEM観察すると、TEMの試料室の高真空中であっても内部の水は長時間蒸発しないで保持されること、また、理論から予想されるよりもはるかに薄い2nm程度の厚さの懸架した膜が安定して存在することがわかった。この新規性の高い実験結果はナノ空間での強い相互作用によるものであり既存のマクロな理論では説明できないものと考えている。
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Research Products
(7 results)
