Understanding scientific principle of plasma-liquid interface

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00135
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 14:Plasma science and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Sasaki Koichi 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50235248)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白井 直機 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80552281)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: プラズマ・液体相互作用 / 界面近傍の液相 / 短寿命活性種 / 水ジェット / レーザー誘起脱溶媒和 / ルミノールケミルミネッセンス / 表面張力

Outline of Final Research Achievements

The uniqueness of plasma-liquid interaction, in comparison with conventional liquid-phase chemistry, originates in short-lived species located in the vicinity of the liquid surface. In this work, we succeeded in the experimental investigation of the vicinity of the plasma-water interface by detecting OH radicals using luminol chemiluminescence, by measuring the surface tenson of water interacting with a plasma, by observing redox reactions at the water surface interacting with a plasma, and by detecting hydrated electrons at the plasma-liquid interface using laser-indued desolvation.

Free Research Field

プラズマ応用工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

プラズマと相互作用する液体界面の重要性は，多くの研究者によって認知されていたものの，実験技術の欠如のため，従来は実験研究が不可能な研究対象であった。本研究では，プラズマと相互作用する液体界面の近傍領域に存在するOHラジカルおよび水和電子を実験的に検出する方法を確立し，その反応過程の一部を明らかにした。また，液体界面の近傍領域に生成された化学的活性種の影響とみられる表面張力の変化を実測し，プラズマと接する水界面で生じる従来とは異なる酸化還元反応を明らかにした。これらはプラズマ・液体相互作用に関する従来の研究を質的に転換する成果である。