| 研究課題/領域番号 |
20J21827
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分14030:プラズマ応用科学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
新田 魁洲 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 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 |
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | プラズマ / インクジェット / 粒子合成 / 液滴蒸発 / ラマン分光 / 大気圧非平衡プラズマ / ミクロ液相 / 微粒子合成 / プラズマ分光 / プラズマプロセス / プリンテッドエレクトロニクス / サブミクロン粒子 / 金粒子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大気圧非平衡プラズマ技術の進展とともに、液相とプラズマの相互作用を用いた“プラズマ誘起液相反応”が注目を集め、バイオ、材料合成、環境など様々な分野で盛んに研究・応用されている。本研究では、±1％以下の誤差で粒径の揃った液滴を再現性良く吐出可能なインクジェット装置を液相生成に用いることで、直径数十ミクロンの液滴を時空間制御性良くプラズマ中に導入するプラズマ援用インクジェットプロセスを創製する。液相をミクロ化することで比表面積の増大による界面反応の顕著化が期待され、高度に時空間制御された革新的描画プロセスの実現や、分光学的診断等を用いた基礎研究によるプラズマ―液相相互作用の理解に貢献する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、±数％以下の誤差で径の揃った液滴を生成可能なインクジェット装置を用いて、大気圧非平衡プラズマ中に微小液滴(直径20-30 μm)を導入することにより、プラズマ―液滴の相互作用を用いた新規材料プロセスの開発、およびプロセス診断を通じたプラズマ―液滴相互作用の理解を目的として遂行された。
材料プロセス開発においては、昨年度に引き続きインクジェット液滴を原料としたプラズマ援用粒子合成を更に推し進め、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、銀、および酸化亜鉛/銀コンポジット等の各種材料の粒子合成を実証した。これまで合成粒子が単分散かつサイズ制御可能であることを示してきたが、原料溶液組成やプラズマパワー等の各種パラメータ制御によって、粒子形状や光物性も制御可能であることが示唆された。
プロセス診断においては、前年度に構築した液滴観察システムを利用して、大気圧非平衡プラズマ中の液滴蒸発挙動を実観測とモデル計算の両面から検証した。電子密度の増大に応じて、荷電粒子の寄与により液滴蒸発が促進されることが示唆された。更に、酸化ジルコニウム粒子合成過程におけるプラズマ中の液滴のレーザーラマン分光測定を行った。溶媒である水の誘導ラマン散乱シグナルが得られ、液滴内で固相が形成されるにつれて溶媒由来のシグナルが消失するという間接的な形ではあるが、プラズマ中の粒子形成過程の観察に成功した。本研究課題の成果は、インクジェット液滴を用いた新規プラズマ材料プロセスの開発と同時に、プラズマ－液滴相互作用に関する基礎的な知見を獲得し、液滴が関与する大気圧非平衡プラズマ材料科学の今後の発展に貢献し得る。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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