2021 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマ医療の安全性確立へ向けたプラズマ誘起界面反応のメカニズム解明
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19K14967
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
立花 孝介 大分大学, 理工学部, 助教 (10827314)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | プラズマ－液体相互作用 / 気液界面プラズマ / 数値シミュレーション / 速度論的モデル / 分子論的モデル / 自由エネルギープロファイル / ハロゲン化物イオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
考慮すべき反応場を簡単にするべく，真空紫外光を用いたラジカル生成装置を新たに作成した。本装置により生成したOHラジカルをヨウ化ナトリウム（NaI）水溶液に吹き付けたところ，三ヨウ化物イオン（I3-）の生成が確認された。また，ハロゲン化ナトリウム水溶液（NaX水溶液，X=Cl, Br, I）へのプラズマ照射実験では，処理液の初期濃度を変化させたときのハロゲン濃度を測定した。その結果，初期濃度が1 mol/Lオーダーの中で変化してもプラズマ照射後のハロゲン濃度が変化することが判明した。1 mol/Lという高い濃度でも，プラズマ由来のOHラジカルと反応できるハロゲン化物イオンが大きく限られているため，すべてのOHラジカルを補足できていないのだと考えられる。
数値シミュレーションでは，NaX水溶液と気相との界面（気液界面）に関する分子動力学（MD）計算を実施した。NaX水溶液の濃度は1.05 mol/L, 2.1 mol/L, 4.2 mol/Lとした。本MD計算から，I-イオンが気液界面の最表面に多く存在する一方，Cl-イオンが気液界面から少し離れた位置に存在することが確認された。また，NaX水溶液の濃度（バルク濃度）が高いほどハロゲン化物イオンの濃度分布が気液界面の気相側へ移動することが判明した。本結果は，NaX水溶液濃度によってハロゲン生成量が変わったプラズマ照射実験の結果と定性的に一致していると考えられる。
本研究課題を通して，NaX水溶液へのプラズマ照射におけるハロゲン生成特性の測定，NaX水溶液の最表面（気液界面）に関するMD計算，気液界面の特異性を考慮可能な速度論的モデルの構築を実現できた。本成果により，プラズマ－液体界面における短寿命活性種の挙動や反応メカニズムへの理解をマクロな視点・ミクロな視点の両方から深めることができたと考えている。
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Research Products
(1 results)
