| 研究課題/領域番号 |
21K05126
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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34020:分析化学関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
角田 欣一 神戸大学, 海事科学研究科, 客員教授 (30175468)
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| 研究分担者 |
堀田 弘樹 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (80397603)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022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)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 液液光導波路 / 液液界面 / 数値流体力学計算 / 電子移動反応 / 錯形成反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者らは、世界で最初に屈折率の異なる２つの混じりあう溶媒（水/有機溶媒あるいは水/高塩濃度水溶液） のシースフローによる液液光導波路（ Liquid-core/Liquid-cladding Waveguide: LLW）形成を実現した。本申請では、数値流体力学を用いて、混じり合う液液界面で起こる電子移動反応などの化学反応をLLWによって解析することにより、混じり合う液液界面の新たな反応場としての可能性を追求する。具体的には、I）混じり合う液液界面での電子移動反応（抗酸化反応）の観察、II）CFD解析による混じり合う液液界面での錯生成・抽出・電子移動反応の解析、を検討する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では以下の２つの研究課題に取り組む。すなわち、I) LLWでの電子移動反応の観察、II) CFDシミュレーションを用いたLLWでの化学反応の解析、である。本年度は、主として（II）について研究を行った。すなわち、これまでは実験結果とシミュレーション結果を比較する方法として、厳密な比較が必要なときは、LLWで得られた蛍光イメージから蛍光強度をデジタル化し、さらにそれにアーベル変換を施すなどにより行ってきた。しかし、アーベル変換では、中心部では実験結果とよい一致を与えるものの、周辺部に関しては誤差が大きかった。そこで、シミュレーションでは、中心から一次元方向の反応生成分子の濃度分布、さらに蛍光強度分布、が結果として得られるが、それを二次元に展開し、さらに光軸方向に積分することにより、蛍光イメージそのものをシミュレーションする方法を開発した。そして、その方法を、Al3+とルモガリオンの反応観察に応用した。各反応化学種の拡散係数は前年度求めた値を用いた。また、導波光強度分布に、まずLLWの屈折率分布に関するシミュレーション結果を用いたところ、実際の強度分布と異なり、蛍光強度分布に関する実験結果とシミュレーション結果の一致は得られなかった。そこで、実験で導波光強度分布を測定し、その値をシミュレーションに用いた。その結果、Al3+ -ルモガリオン錯体の蛍光強度分布に関する実験結果とシミュレーション結果はよい一致を示し、本法がLLWにおける反応解析に有用であることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
主にコロナ禍により、本年度も研究遂行にやや制限を受け、研究の遅れを生じた。しかし、徐々に次年度以降、徐々に解消していくものと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
（I）に関しては、本年度は検討を行えなかったが、前年度の結果を基に、より詳しくDPPHとAsAの反応をLLWにより観察する予定である。一方、（II）に関しては、、前年度、および今年度の成果をもとに、さらにLLWにおけるAl３＋-ルミガリオン錯体反応の様々な条件でのCFDシミュレーションおよび実験を行い、相互に比較していく予定である。
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