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プラズマと相互作用する液体における溶媒和電子の検出と反応過程への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 19K21861
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分14:プラズマ学およびその関連分野
研究機関北海道大学

研究代表者

佐々木 浩一  北海道大学, 工学研究院, 教授 (50235248)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード溶媒和電子 / CTTS遷移 / 光励起脱溶媒和 / プラズマ・液体相互作用 / プラズマ液体相互作用
研究開始時の研究の概要

溶媒和電子を検出し,その反応kineticsを研究するための方法として,1) CTTS (Charge Transfer to Solvent)遷移を用いた溶媒和電子の生成と光吸収による検出(ポンプ・プローブ法),および,2)光励起脱溶媒和によって発生する自由電子の検出およびポンプ・プローブ法との組み合わせ,の二つの方法を開発し,プラズマ・液体相互作用研究において有用な実験技術として確立する。

研究成果の概要

プラズマと相互作用する液体中に存在する溶媒和電子を検出し,その反応性を調べるための二つの実験技術を開発した。第1は,CTTS (Charge Transfer to Solvent)遷移と呼ばれる過程により溶媒和電子をパルス的に生成し,溶媒和電子の反応周波数を調べる方法であり,第2は,液面直近領域に存在する溶媒和電子にレーザー光を照射し,光励起脱溶媒和により自由電子を生成し,プラズマに輸送して検出する方法である。本研究ではこれらの新しい方法が溶媒和電子の研究に有効に利用できることを実験的に示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

プラズマと相互作用する液体中に存在する溶媒和電子は,プラズマ誘起反応に決定的な影響を与えると考えられるにもかかわらず,本研究以前にはそれを研究するための実験技術がほとんどなく,手出しできない研究課題となっていた。本研究で開発した方法により,プラズマと相互作用する液体中に存在する溶媒和電子を実験的に研究することができるようになった。今後,本研究で開発した方法が研究コミュニティに普及すれば,プラズマと液体の相互作用に関する研究が進展すると考えられる。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Reactivity of solvated electrons in ionic liquid interacting with low-pressure plasmas2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Inagaki and K. Sasaki
    • 雑誌名

      Jpn J. Appl. Phys.

      巻: 59 号: 6 ページ: 066001-066001

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab8d4e

    • NAID

      120007042007

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reactivity of solvated electrons in ionic liquid interacting with low-pressure plasmas2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Inagaki and K. Sasaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: -

    • NAID

      120007042007

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] プラズマ・液体相互作用における液相側現象理解のための実験技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木 浩一
    • 学会等名
      第38回プラズマプロセシング研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プラズマ液相界面における水和電子の光励起脱溶媒和による検出2021

    • 著者名/発表者名
      稲垣 慶修,佐々木 浩一
    • 学会等名
      第38回プラズマプロセシング研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Change in discharge current of atmospheric-pressure helium glow discharge by photo-excited desolvation of hydrated electrons2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Inagaki, K. Sasaki
    • 学会等名
      73rd Annual Gaseous Electronics Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diagnostics of liquid-side phenomena in plasma-liquid interaction2020

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki
    • 学会等名
      73rd Annual Gaseous Electronics Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 水和電子の光励起脱溶媒和によるヘリウム大気圧グロー放電の放電電流変化2020

    • 著者名/発表者名
      稲垣 慶修,佐々木 浩一
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] プラズマと相互作用する液体における溶媒和電子の検出と反応性2020

    • 著者名/発表者名
      稲垣 慶修,佐々木 浩一
    • 学会等名
      第37回プラズマ・核融合学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 溶媒和電子をプローブに使ったプラズマ誘起液相化学種の高空間分解密度分布計測への挑戦2020

    • 著者名/発表者名
      稲垣 慶修, 佐々木 浩一
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Reaction frequencies of CTTS transition-induced solvated electrons in bulk region of ionic liquids irradiated with low-pressure Ar, O2, and N2 plasmas2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Inagaki and K. Sasaki
    • 学会等名
      XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases and the 10th International Conference on Reactive Plasmas
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大気圧ヘリウムプラズマジェットが照射された水中における水和電子の反応周波数2019

    • 著者名/発表者名
      稲垣 慶修,佐々木 浩一
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2022-01-27  

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