Optical surface tension measurement of single aerosol droplet

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H03912
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Hibara Akihide 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30312995)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福山 真央 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (40754429) ; 石坂 昌司 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (80311520) ; 柳町 拓哉 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50768744) ; 玄 大雄 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50774535) ; 岡田 哲男 東京工業大学, 理学院, 教授 (20183030)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 表面張力 / レーザー計測化学 / 水滴 / エアロゾル

Outline of Final Research Achievements

A new optical measurement method for the surface tension of micrometer-sized water droplets, which has attracted much attention in the field of atmospheric chemistry, has been developed. Optical trapping and electrodynamic balance methods were developed to trap single water droplets in the measurement field. It was demonstrated that capillary waves resonate spontaneously in a single water droplet and that the surface tension can be obtained from the resonance mode frequency. The research has made significant progress to the point where surface tension of water droplets containing environmental atmospheric aerosol samples has been successfully measured.

Free Research Field

分析化学、レーザー計測化学、大気化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地球的な気候変動モデルは、多くの科学分野の協力により着実に進展している。大気化学の分野では、フィールド観測・室内実験・モデル計算の協調により化学反応や雲によるエネルギー放射過程などの気候への影響が検討されているが、大気エアロゾルからの雲粒形成過程の理解は他の理解に比べて遅れている。この最大の要因は、水滴の表面張力計測法の欠如にあると考えている。本研究により計測法としてのブレークスルーが果たされた。