| 研究課題/領域番号 |
19K05361
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
喜多村 昇 北海道大学, 理学研究院, 名誉教授 (50134838)
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| 研究分担者 |
三浦 篤志 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (90379553)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | エアロゾル液滴 / レーザー捕捉・顕微分光 / 過冷却液体 / 液滴サイズ依存性 / エアロゾル / レーザー捕捉 / 顕微分光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水やジメチルスルホキシド等の単一マイクロメートル液滴をレーザー捕捉法により空気中に浮遊・静止させた状態で冷却する事により，バルク液体の凍結温度以下において過冷却状態を生成させることが可能である。これまでの研究成果を踏まえ，１）各種エアロゾル有機液滴の過冷却状態生成および，粘性・極性・酸塩基性度等の溶液物性を明らかにするとともに，２）これらの溶液物性の温度や液滴サイズ依存性を明らかにすることにより溶液物性の任意制御を試みる。さらに，３）エアロゾル有機液滴の過冷却状態を新たな物質相とする化学の展開を図る。
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| 研究成果の概要 |
空気中におけるジメチルスルホキシド（DMSO）、エタノール（EtOH）、および水の単一エアロゾル液滴のレーザー捕捉・顕微計測に基づき、エアロゾル液滴の物理化学的特徴を明らかにした。DMSOの凍結温度（fp）は+18.5度Cであるが、空気中に浮遊させたDMSO液滴は、空気以外と接触しないために結晶核を生成せず、fp以下であるマイナス58度C近辺まで凍結しないことを明らかにした。さらに、EtOHおよび水は空気中におけるマイクロメートルサイズへのエアロゾル化により液体粘度が上昇するとともに、エアロゾル液滴の粘度は液滴サイズの減少と共に増加することを実験的に示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
エアロゾル液滴の物理化学的特徴を明らかにする実験的な研究は限られている現状において、本研究においては温度制御下における単一エアロゾル液滴のレーザー捕捉・顕微分光法を駆使することによってマイクロメートルサイズのエアロゾル液滴の凍結温度や液体粘度の特性を明らかにしたことは大きな学術的意義がある。特に、エアロゾル液滴の液体粘度が液滴サイズに依存することを示した事は、液体物性の特徴の更なる理解を進める上で重要な知見である。更に、エアロゾル液滴は化学蒸着法のような工業プロセスや日常生活で利用される各種スプレー製品に利用されているため、エアロゾル液滴の物性の理解は社会的に意義がある。
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