| 研究課題/領域番号 |
20K04328
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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19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
向笠 忍 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (20284391)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020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 | ハイドレート / 化学反応場 / 誘電体バリア放電 / ゲスト分子 / 分子動力学シミュレーション / 水酸基置換 / 二量体 / トルエン / テトラヒドロフラン / 化学反応 / シクロヘキサン / 定量分析 / 低温プラズマ / ダブルハイドレート / 二量化 / 包摂水和物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
化学反応を起こすとき，反応物は通常，固体または液体，気体のいずれかです．これらと異なる状態としてハイドレートがあります．ハイドレートは，水分子が規則的な籠を形成し，籠の中に別の分子（ゲスト分子）が入った状態のものです．ゲスト分子は気体に比べて高密度となり液体に比べて規則正しく配置されます．このような特殊な場でどのような化学反応が起きるかを調査する研究です．ただし，ハイドレートは熱に弱く加熱することができません．そこで，近年材料科学や農学，医学などで注目されている低温プラズマという温度を上げずに反応を起こすことができる手法を用います．
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| 研究成果の概要 |
ハイドレートに誘電体バリア放電を照射してゲスト分子由来の生成物について調査した．比較のため，ハイドレートの融解液や，エマルジョン化した液体にも同様の実験を行った．その結果，生成物に違いはみられなかったが，各生成物の生成割合が異なった．これはハイドレートケージ内のゲスト分子の配向性によるものと考え，ケージ内でのゲスト分子の配向性を知るための分子動力学シミュレーションを行った．その結果．ケージ面との相互作用がゲスト分子の配向性や回転運動に影響を及ぼすことがわかった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
一般的に化学反応は，気体や液体の状態で温度や圧力などのマクロ量によって制御を行うが，ハイドレートはゲスト分子が高密度かつ規則的に配置することから，高効率な反応を行える化学反応場としての役割が期待できる．このとき，ゲスト分子に活性化エネルギーを与える方法として，熱変換が小さいとされる誘電体バリア放電が有力な候補の一つとなる．本研究は，その可能性を示すことを目的として，ゲスト分子に起きる現象を理解しようとするものであった．
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