| 研究課題/領域番号 |
21K03521
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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14030:プラズマ応用科学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
松田 晃孝 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (10413999)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 強レーザー場 / レーザーフィラメント / レーザー誘起プラズマ / 機械学習 / 反応制御 / 強レーザー場科学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
フェムト秒強レーザー場を用いた単分子解離反応の研究において成功が収められてきたレーザー波形整形による反応制御法を複数の分子が関与する気相プラズマ多体反応に適用する。研究代表者のこれまでの研究においてレーザーパラメーターに対する多体反応の変化が観測されている炭化水素系分子を対象として，特定の分子の生成量が最大となるレーザー波形の探索に取り組み，最適化されたレーザー波形を元にレーザー誘起プラズマにおける気相多体反応機構の検討を行う。
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| 研究成果の概要 |
フェムト秒レーザー誘起気相プラズマ反応の最適制御を目指し，機械学習の中でも強レーザー場における選択的結合切断において成果を挙げている遺伝的アルゴリズムを採用しレーザー波形最適制御システムの構築を行った。フェムト秒レーザー光の波長成分ごとの位相を遺伝情報と見なし，分子の生成量を直接反映するプラズマ発光強度をレーザー波形最適化の指標として用いた。空気中レーザープラズマを対象とした実験において，40世代目以降においてレーザー光のパルス幅が最も短い場合と比較して大きな発光強度が得られた。このことは，気相プラズマ反応の最適制御に成功したことを示している。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
気相プラズマ反応は高い反応性を示すことから，物質科学の側面からエネルギーや環境など多岐にわたる問題を解決するための反応法として注目を集めている。本研究では，フェムト秒強レーザー場において成功が収められてきたレーザーパルス波形整形による反応制御法をレーザー誘起気相プラズマ反応に適用し，発光強度を指標とした実験において機械学習による反応の最適制御が可能であることを明らかにした。今後，様々な分子系への適用を進めることで高効率・高選択的な新奇プラズマ反応法の開拓につながると期待される。
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