| 研究課題/領域番号 |
13831009
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
三池 秀敏 山口大学, 工学部, 教授 (10107732)
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| 研究分担者 |
山口 智彦 産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 主任研究員 (70358232)
横山 悦郎 学習院大学, 計算機センター, 助教授 (40212302)
羽野 光夫 (羽野 三夫) 山口大学, 工学部, 教授 (70108265)
野村 厚志 山口大学, 教育学部, 助教授 (40264973)
雨宮 隆 横浜国立大学, 大学院・環境情報研究院, 助教授 (60344149)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2001年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
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| キーワード | BZ反応 / ラセン状化学反応波 / ラセン状対流波 / マランゴーニ対流 / 界面変形 / 非平衡 / 非線形 / 反応拡散系 / 反応拡散対流系 / ラセン対流波 / 表面張力 / 階層構造 / 自己組織化 |
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| 研究概要 |
本研究では、Belousov-Zhabotinsky(BZ)反応溶液中に化学反応波を励起し、その中で自己組織的に形成される対流波の発生メカニズムの解明を目指した。バッチリアクター内に励起したラセン状化学反応波は、反応容器中で30-40分ラセン状化学反応を伝播し続ける。この過程で、ラセンパターンが反応容器全体に広がった後に振動的対流減少が観測される。これに伴い、化学反応波の波長(約1mm)に比べてかなり波長の長い、対流の動的な秩序構造が発生する。これは対流波(flow wave)と呼ばれ、波長は数cmに及ぶ。従来の知見では、対流波は反応容器の周辺で発生し、ラセン状化学反応波の中心に向って伝播する事が知られていた。本研究で実験的に明らかとなったことは、 1)ラセン波の中心で発生し、容器周辺に向って伝播する対流波(円形状、ラセン状)が存在する(平成12年度)、 2)種々の対流波のパターンの出現が、一種の分岐現象で理解できる事を示し、マロン酸とブロムマロン酸を制御変数とする相図を提案した(平成13年度)、 3)ラセン状対流波は、同期して回転する界面変形を伴う(平成14年度)、 4)界面変形と同期して、界面の対流方向が時間と伴に回転する(平成14年度)、 などである。また、反応拡散と対流現象を結合したモデルによる数値計算では、従来考慮されていたフェリイン以外に、表面張力に影響を与える物質としてブロムマロン酸濃度を含む3変数の反応拡散モデルを提案し、化学反応波のウエーブトレイン(波長約1mm)が長波長の対流ロール(波長数cm)を発生する可能性を証明した。数値解析では振動流の発生まではシミュレート出来なかったが、長波長の対流ロールの伝播と対流方向の変化までは再現出来ている。今後、界面変形を積極的に取り入れた数値解析や、対流波への重力の影響などを検討する必要がある。
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