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微粒子プラズマ中のナノ界面における熱ダイナミクスの解明

公募研究

研究領域プラズマとナノ界面の相互作用に関する学術基盤の創成
研究課題/領域番号 22110507
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

高橋 和生  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (50335189)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2011年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2010年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワードナノ界面プラズマ / 微粒子プラズマ / プラズマ / 湿度計測 / プラズマプロセス / 温度計測
研究概要

現在、カーボンナノチューブやナノダイヤモンドに代表されるナノカーボンが科学分野並びに産業分野において注目されている。数あるナノカーボンの製造法の中でもっとも期待されているものが低温でこの物質を形成できるプラズマを用いた手法である。特に、プラズマにおいては、気相においてナノカーボンが大量に発生することが知られており(微粒子プラズマ)、プラズマとナノ物質との界面における化学反応を明らかにすることによって、ナノカーボン作製プロセスの著しい向上に期待できる。また、プラズマ気相において、結晶生成物(ナノダイヤモンド)が形成されることが確認されている。通常高温環境が必要とされる物質が形成されることについては、プラズマが電子及びイオンの温度について非平衡であることが関係すると考えられる。本研究では、プラズマ中の微結晶ナノカーボン(微粒子)の形成機構を解析するために、熱的非平衡環境であるプラズマとナノカーボンとの界面における熱ダイナミクス(微粒子の表面温度と運動エネルギーとの関係)を明らかにすることを目的とする。
ローダミンBの色素を含浸させた粒径が数マイクロメートルの微粒子をプラズマに導入した。プラズマ中に浮遊するその微粒子にレーザ光を照射して誘起蛍光計測を行った。色素からの誘起蛍光の波長は、その温度、すなわち微粒子の表面温度によって変化する。予め、色素の温度と蛍光波長との関係を用意しておくことによって、プラズマ中の微粒子の表面温度を測定した。3Wの電力を印加して発生させたプラズマにおいて、微粒子は室温から即座に380 Kまで加熱されることがわかった。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Measurement of electron density in complex plasmas of the PK-3 plus apparatus on the International Space Station2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Takahashi, Yasuaki Hayashi, Satoshi Adachi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 110 号: 1

    • DOI

      10.1063/1.3606431

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrode configuration for dusty plasmas with uniform dust clouds under microgravity conditions2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Takahashi, Noriyoshi Sato, Yukio Watanabe, Yasuaki Hayashi, Satoshi Adachi
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1397 ページ: 319-320

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nano-graphite formation enhanced by fluorine in gas phase of carbon sputtering plasmas2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ide, K.Nishio, K.Takahashi
    • 雑誌名

      IEEE Explore, TENCON 2010-2010 IEEE Region 10 Conference

      巻: 10.1109/TENCON.2010.5685966 ページ: 158-163

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 多目的実験ラック利用を目指したプラズマ発生装置の開発(RT2011報告)2012

    • 著者名/発表者名
      高橋和生, 佐藤徳芳, 渡辺征夫, 林康明, 足立聡, Hubertus M.Thomas, U.Konopka, Gregor E.Morfill, Tanja Hagl, V.I.Molotkov, V.Fortov, A.Lipaev
    • 学会等名
      宇宙利用シンポジウム(第28回)
    • 発表場所
      東京(日本学術会議)
    • 年月日
      2012-01-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Trapping Dust Particles in Cylindrical DC/AC Discharges2011

    • 著者名/発表者名
      Manami Tonouchi, Kazuo Takahashi
    • 学会等名
      12th Workshop on Fine Particle Plasmas
    • 発表場所
      土岐(核融合科学研究所)
    • 年月日
      2011-11-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Transporting and Patterning of Dust Particles in 13.56 MHz RF Plasmas2011

    • 著者名/発表者名
      Ryo Miyama, Kazuo Takahashi
    • 学会等名
      12th Workshop on Fine Particle Plasmas
    • 発表場所
      土岐(核融合科学研究所)(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Measurements in Fine Particle (Dusty, Complex) Plasmas and Experiments on the International Space Station in a Joint Russian/German Scientific Project微粒子プラズマの計測と国際宇宙ステーション実験2011

    • 著者名/発表者名
      高橋和生, 林康明
    • 学会等名
      Plasma Conference 2011
    • 発表場所
      金沢(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 微粒子プラズマを用いた基板表面におけるパターンの形成と制御2011

    • 著者名/発表者名
      美山遼, 高橋和生
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス
    • 年月日
      2011-08-31
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Iron carbide nanocrystal in fluorine-added carbon sputtering plasmas2011

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Sachi, Koji Nishio, Kazuo Takahashi
    • 学会等名
      第24回プラズマ材料科学シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2011-07-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Electrode Configuration for Dusty Plasmas with Uniform Dust Clouds under Microgravity Conditions2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Takahashi, Noriyoshi Sato, Yukio Watanabe, Yasuaki Hayashi, Satoshi Adachi
    • 学会等名
      6th International Conference on the Physics of Dusty Plasmas
    • 発表場所
      Garmisch-Partenkirchen, Germany
    • 年月日
      2011-05-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Nano-crystalline structure of carbon and iron synthesized in dusty plasmas2010

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Takahashi, Tomo Ide, Toshiaki Sachi, Koji Nishio
    • 学会等名
      第20回日本MRS学術シンポジウム
    • 発表場所
      横浜市,横浜開港記念会館(招待講演)
    • 年月日
      2010-12-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Nano-graphite formation enhanced by fluorine in gas phase of carbon sputtering plasmas2010

    • 著者名/発表者名
      Tomo Ide, Koji Nishio, Kazuo Takahashi
    • 学会等名
      2010 IEEE Region 10 Conference
    • 発表場所
      福岡市,福岡国際会議場
    • 年月日
      2010-11-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [産業財産権] プラズマを用いた微粒子配列装置及び微粒子配列方法2011

    • 発明者名
      高橋和生, 美山遼
    • 権利者名
      京都工芸繊維大学
    • 産業財産権番号
      2011-174128
    • 出願年月日
      2011-08-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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