2019 Fiscal Year Research-status Report
超音速で進展する2つのプラズマの衝突過程を用いた複合ナノ粒子の創成
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19K03815
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
梅津 郁朗 甲南大学, 理工学部, 教授 (30203582)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 岳人 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (20370033)
福岡 寛 奈良工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (40582648)
青木 珠緒 (松本珠緒) 甲南大学, 理工学部, 教授 (80283034)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | レーザーアブレーション / 衝撃波 / プラズマ衝突 / プルーム / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ガス中でのパルスレーザーアブレーション(PLA)法は物質への強力なパルスレーザー光照射によって爆発的に放出されるプラズマ（プルーム）を用いたナノ粒子生成法として知られている。対向して進展する2つのプルームを正面衝突させれば、新規な複合ナノ粒子を創成する新しい方法となりうる。しかし、そのためには衝突過程の詳細とナノ粒子生成への衝突の影響を十分に理解することが必要である。そこで本研究ではプルーム衝突過程と生成されたナノ粒子の構造の相関を明らかにし、プラズマ衝突過程とその後の冷却過程のモデルを構築することによって、プラズマ衝突過程の制御による新規な複合ナノ粒子生成法の確立を目指すことを目標としている。その中で1年目の目標としては1）形成される対向衝撃波の強さのプルーム進展への影響を流体シミュレーションと比較しつつ、明らかにしていくこと、2）レーザー遅延時間τを変化させたときに、冷却されたプラズマとの衝突過程を観察し、複合ナノ粒子形成に関する議論を行うこと、3）差動排気によって空間中で形成されたナノ粒子を収集し、分析電子顕微鏡観察を行い、試料構造をプルーム進展過程と比較することであった。1）に対しては実験結果と計算機シミュレーションを比較することによって、プルーム進展過程への対向衝撃波の影響が対向衝撃波直後の密度と流れの影響を受けることが分かってきた。2）においては特に進展が見られた。衝撃波が通り過ぎた後のプルームは密度が低下し、その中を対向プルームが進展することによって対向プルームの速度が速まる現象を見いだした。しかしその影響は遅延時間τが200μs以上では見られない。これはこの条件でナノ粒子生成後に対向プルームが衝突している可能性があり、コアシェル型のナノ結晶の生成につながる手がかりを得られたことになる。3）においては差動排気のシステムの準備を整えた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年10月より2020年1月まで断続的にレーザー装置が故障を繰り返し、その間実験を休止せざるを得なかった。その影響を受け研究が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、差動排気の装置は準備段階を終えている。今後は実際にナノ粒子を生成し、差動排気の効果を確認する。また、生成されたナノ粒子に対する分析が現在手薄なため、ガス圧力と遅延時間を変化させることによって、2つのプルームの衝突過程がナノ粒子の集合体構造およびナノ粒子の複合構造へ与える影響を明らかにしていく。本研究は最終的には2つのプルームの衝突過程から得られた結果と比較し、プラズマ衝突過程の制御による新規な複合ナノ粒子生成法の提案を目指している。次年度はそのための試料作成を主に行う予定である。
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| Causes of Carryover |
レーザー装置の相次ぐ故障によって研究が遅れ、特に試料作成が遅れている。そのため電子顕微鏡依頼測定のための予算が消化しきれなかった。この繰越金額は本年度の電子顕微鏡測定に使用する。また、新型コロナ禍の影響で出張旅費も予定通り執行できなかった。次年度も出張は制限される予定であるため、リモート環境の整備に充てる。
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