2012 Fiscal Year Annual Research Report
放電およびレーザー照射による超臨界流体プラズマを利用した反応および材料調製
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21246119
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
後藤 元信 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80170471)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 満 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (40363519)
キタイン アルマンド 熊本大学, 自然科学研究科, 助教 (50504693)
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| Project Period (FY) |
2009-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 超臨界流体 / 放電プラズマ / レーザー照射 / 化学反応 / ナノ粒子 |
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| Research Abstract |
超臨界流体／液体界面および超臨界流体中でプラズマを発生させ、材料プロセシングおよび物質変換手法の開発を目的とした。
常圧から超臨界領域の圧力でのガス・超臨界流体と液体界面での放電プラズマを利用した物質変換プロセスについて、研究を行った。メチルオレンジの反応、アラニンの反応について反応機構を解明することを目的に詳細に検討した。生成物の分析の他に、プラズマの発光強度の測定を実施し、化学反応へのプラズマの関与を考察した。メチルオレンジの反応については反応率への操作条件の関係、ならびに反応率と消費エネルギーの関係を示した。反応が電極材料と流体圧力の影響を受けること、また、反応の進行に伴い、結晶状固体が生成することが明らかになった。アラニンについてはアルカリ条件下でオリゴマー化が進行し、分解反応とオリゴマー化反応の関係、反応機構が明らかになってきた。
超臨界二酸化炭素中でのパルスレーザー照射によるアブレーションおよびそれによる微粒子・薄膜の形成を検討した。金および銀プレートをターゲットとしてレーザー照射し、二酸化炭素の密度とレーザー照射時間の金属プレートへの影響ならびに生成された金属ナノ粒子への影響を考察しメカニズムを示した。金などの材料への超臨界流体中でのアブレーションにより生成するナノ粒子やクレーターの流体圧力依存性が極めて大きく、臨界点近傍で顕著な違いがみられることがわかった。その機構を解明するためにレーザーによるプラズマ発光強度の測定を行い、その圧力依存性を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
亜臨界・超臨界流体中および超臨界流体／液体界面での放電プラズマ生成と化学反応への応用は順調に進んでいるが、ナノ材料についてはやや遅れている。プラズマの発光強度の測定等から本システムのメカニズム解明が進行中である。レーザーアブレーションによる材料調製については当初の計画以上に進んでいる。マイクロ波については順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
放電プラズマを用いたプロセスについては流通系のプロセスを検討する。プラズマ生成法についても他の方法を比較検討し、流通処理に適した方法を探る。レーザーアブレーションについては興味深い現象が見つかっているが、そのメカニズムが明らかになっていないため、プラズマの各種特性の測定を通してメカニズムを明らかにしする。
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