2021 Fiscal Year Annual Research Report
先駆水和電子チャネル形成仮説による水中プラズマ超高速電荷移動機構の学理構築
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19H00743
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐藤 岳彦 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10302225)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉本 俊之 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10282237)
中林 孝和 東北大学, 薬学研究科, 教授 (30311195)
小宮 敦樹 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (60371142)
宮原 高志 静岡大学, 工学部, 教授 (70239432)
内田 諭 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (90305417)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ストリーマ / 水和電子 / スカベンジャー / 電荷 / 水 / ポテンシャル / レーザー / ラマン散乱分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度はヨウ素を添加した水溶液中で，レーザーで生成した水和電子を発光吸収率により計測する方法を準備した．この手法は，紫外線のポンプ光を水に入射し，プローブ光の入射時間をわずかにずらすことで，プローブ光の吸収率の違いを検出し，水和電子の計測を行う手法である．この方法を用いて水中プラズマにより生成される水和電子の計測への展開を進めたが，プラズマによる化合物の分解などの問題があり，精度を十分に高められないことが判明した．そこでより高い精度で計測するため，新たにラマン散乱光の分析による水和電子の検出法の開発を進めた．ラマン計測用の中心波長532 nmの狭帯域レーザーを新たに購入し，水中放電の前駆現象を，高電圧を印加した電極先端部に形成し散乱光を計測した．これにより，水和電子に相当する波数1625 cm^-1 の散乱光が，－10 kV印加時に発現することを明らかにし，電極から電子が放出されることで水和電子が生成されることを世界で初めて示すことに成功した．さらに，平板上ストリーマ進展時のポテンシャル変位計測装置を改良し，水中もしくは水面や親水性材料表面で起こるストリーマ進展のポテンシャル変位を計測した．水を2重にしたフィルム間に注入しその一端の開放部に放電を発生させたところ，ストリーマはフィルム表面上を進行し，その進行位置に対応した電位変化が計測された．さらに，親水性フィルム表面上においても，ストリーマの進展速度は疎水性フィルム表面上と同等であることが明らかになった．ストリーマ進行前の電荷蓄積と思われる電位変化を特定できなかったが，化学手法や分光手法により水和電子が生成されていることが確認できていることから，電位変化の結果は，形成される電位や前駆時間が極めて小さいことを示唆した．
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Science of Ultrafine Droplet and High Speed Impact2021
Author(s)
Takehiko Sato, Masao Watanabe, Takeru Yano, Yuka Iga, Kazumichi Kobayashi, Atsuki Komiya, Hidemasa Takana, Kiyonobu Ohtani, Junnosuke Okajima, Kenichi Funamoto, Yunchen Xiao, Tomoki Nakajima, Siwei Liu
Organizer
21st International Symposium on Advanced Fluid Information (AFI-2021)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Formation and Measurement of Plasma Fine Bubbles2021
Author(s)
Takehiko Sato, Satoshi Uehara, Ryo Kumagai, Takashi Miyahara, Masanobu Oizumi, Tatsuyuki Nakatani, Shiroh Ochiai, Takamichi Miyazaki, Hidemasa Fujita, Seiji Kanazawa, Kiyonobu Ohtani, Atsuki Komiya, Toshiro Kaneko, Tomoki Nakajima, Marc Tinguely, Mohamed Farhat
Organizer
12th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology (APSPT-12)
Int'l Joint Research / Invited
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