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真空中に生成した液滴の熱力学過程の計測と生体分子解析への展開

研究課題

研究課題/領域番号 15K13627
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 物理化学
研究機関九州大学

研究代表者

寺嵜 亨  九州大学, 理学研究院, 教授 (60222147)

連携研究者 荒川 雅  九州大学, 理学研究院, 助教 (10610264)
研究協力者 安東 航太  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード液滴 / 真空 / 水 / エチレングリコール / 熱力学 / 蒸発冷却 / 輻射加熱 / 凍結核生成 / 過冷却液体
研究成果の概要

真空中に直径60ミクロン程度の液滴を生成して保持する技術を開発し、水およびエチレングリコールを試料として研究を行った。液体は真空中で急速に蒸発するため、すぐに温度が低下して凍結すると予想される。水液滴では、凍結までの約10ミリ秒間を観察し、過冷却状態の水の凍結核生成速度の温度変化を明らかにした。これに対して、生理環境のような無機塩水溶液では、純水よりも蒸発が遅いことを見出した。一方、蒸気圧の低いエチレングリコールでは、蒸発冷却と輻射加熱が競合し、数十秒もの長時間にわたって液相を保つことを見出した。これら当初予期しなかった現象の発見を含め、真空中での液体利用に向けた価値ある成果を上げた。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Evaporation processes of a liquid droplet of ethylene glycol in a vacuum2016

    • 著者名/発表者名
      K. Ando, M. Arakawa, and A. Terasaki
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 号: 8 ページ: 961-963

    • DOI

      10.1246/cl.160381

    • NAID

      130005254527

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Freezing process of a water droplet evaporatively cooled in a vacuum2017

    • 著者名/発表者名
      Kota Ando, Masashi Arakawa, and Akira Terasaki
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 真空中で蒸発冷却された水液滴の凍結時間のサイズ依存性2017

    • 著者名/発表者名
      安東航太、荒川 雅、寺嵜 亨
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 真空中で蒸発冷却された液滴の温度測定2016

    • 著者名/発表者名
      安東航太、荒川 雅、寺嵜 亨
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Liquid droplets in a vacuum for wet chemistry of gas-phase clusters2016

    • 著者名/発表者名
      Kota Ando, Masashi Arakawa, and Akira Terasaki
    • 学会等名
      Eighteenth International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters (ISSPIC 18)
    • 発表場所
      Jyvaskyla;, Finland
    • 年月日
      2016-08-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of liquid micro-droplets in a vacuum: evaporative cooling and freezing2016

    • 著者名/発表者名
      A. Terasaki, K. Ando, and M. Arakawa
    • 学会等名
      The 13th Trombay Symposium on Radiation & Photochemsitry
    • 発表場所
      Mumbai, India
    • 年月日
      2016-01-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Trapping a liquid micro-droplet in a vacuum toward wet chemistry of gas-phase clusters2015

    • 著者名/発表者名
      K. Ando, M. Arakawa, and A. Terasaki
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 真空中で発生・捕捉した液滴の蒸発速度・凍結時間の測定2015

    • 著者名/発表者名
      安東航太、荒川 雅、寺嵜 亨
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [図書] Evaporation and freezing processes of liquid droplets in a vacuum2018

    • 著者名/発表者名
      Kota Ando
    • 総ページ数
      64
    • 出版者
      九州大学大学院理学府(博士論文)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 量子化学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.scc.kyushu-u.ac.jp/quantum/index_j.php

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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