2021 Fiscal Year Annual Research Report
Relaxation of intramolecular vibration generated by continuous infrared radiation at the gas-liquid interface and effective absorption band for solvent drying
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19H02074
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
戸谷 剛 北海道大学, 大学院工学研究院, 教授 (00301937)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 一道 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80453140)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 分子内振動の緩和 / 溶剤の赤外線吸収帯 / 溶剤乾燥 / 赤外線連続照射 / 気液界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、下記の2項目を行った。(2021-1)溶剤の気液界面に赤外線を連続照射した時の緩和挙動の把握と蒸発量の測定、(2021-2)分子動力学法とボルツマン方程式解析による溶剤の蒸発量の計算
(2021-1)では、溶剤の気液界面に赤外線を連続照射した時の緩和挙動を、溶剤の吸収波長に赤外線を連続放射するMIMエミッタをポンプ光源に、溶剤にプローブ光を照射した時の反射光をATR法によって検出器で検出し、FT-IRでスペクトル処理し、ポンプ光源で加熱する場合とヒーターで加熱する場合の反射スペクトルの違いを比較し、水の場合、蒸発に寄与すると考えられる束縛回転振動（分子間振動）の波長域で、5%程度、ポンプ光を使用した場合の方がプローブ光の反射率が高いことが分かった。この結果は、ポンプ光を当てた場合の方がプローブ光の当たる界面で束縛回転振動が促進されていることを示し、界面から多く蒸発することを意味する。
(2021-2)では、瞬間的に加熱した液面の蒸発現象について分子動力学シミュレーションを行い、その物理現象の解明および気体論境界条件の構築を行った。さらに気相中に存在する非凝縮性気体が、この蒸発現象に及ぼす影響についても調べた。その結果、主に以下の二点が明らかとなった。
1. 局所加熱した液面から蒸発する分子について、界面法線方向温度と接線方向温度をそれぞれ調べた結果、法線方向温度は局所加熱温度とほぼ等しくなるが、接線方向温度は非加熱状態のバルク液体と近い温度を取ることがわかった。この結果は、局所加熱によって引き起こされる蒸発分子の速度分布関数が非等方性を有していることを意味する。
2. 気体中の非凝縮性気体の数が多くなるほど、１の結果の非等方性が緩和され、等方的な分布になることが分かった。これは気液界面近傍において蒸発分子と非凝縮性分子が衝突することに起因する。
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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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