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非平衡系化学反応ネットワークのモデリングとナノ界面プラズマへの適用

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 24110704
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
研究機関東京工業大学

研究代表者

村上 朝之  東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (20323818)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2013年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード大気圧プラズマ / グローバルモデル / 化学反応シミュレーション / プラズマ / 化学物理 / シミュレーション
研究概要

ナノ界面プラズマ科学の最も基礎的な基盤研究と位置付け、実環境下で極微現象を観測する際に顕著化する湿潤空気不純物の混入の効果を含む、極めて複雑な非平衡系複合化学反応ネットワークをシミュレートするグローバルモデルを開発した。ヘリウム酸素混合気体を利用するラジオ周波数電源駆動マイクロスケール大気圧プラズマジェットを対象とし、極めて多様なラジカル種の挙動に対する湿潤空気(窒素・酸素・二酸化炭素・水蒸気)の影響を、膨大な複合化学反応ネットワークを扱うことで明らかにした。本モデルにおいて取り扱う化学反応数 1360、粒子種数 65 は、世界最大規模である。英国クイーンズ大学プラズマ物理学センター・英国ヨーク大学ヨークプラズマ研究所における実験結果(プラズマ中における Atomic oxygen, Singlet delta oxygen, Ozone 等の密度)との詳細なベンチマークを行い、モデル結果と実験結果との極めて良い一致を得た。このことは、本モデルが世界最高レベルの精度を持つことを示唆する。EU多国間共同研究体制 European Cooperation in Science and Technology (eCOST) Action に、EU圏外からの唯一の研究者として参加し、プラズマ数値シミュレーションを担当する。このことは、本研究が国際的に高い評価を受けていることを示す。Plasma Sources Science and Technology に3編の原著学術論文が掲載された。すべての論文が Most read article の1位を獲得し数ヶ月にわたりトップ10 入りを果たした。特に最新論文はIOP SELECT に選出された。このことは本研究が国際的に注目されていることを示す。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Afterglow chemistry of atmospheric pressure helium-oxygen plasmas with humid air impurity2014

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami, K. Niemi, T. Gans, D. O’Connell and W. G. Graham
    • 雑誌名

      Plasma Sources Science and Technology

      巻: 23 号: 2 ページ: 25005-25005

    • DOI

      10.1088/0963-0252/23/2/025005

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interacting kinetics of neutral and ionic species in an atmospheric pressure helium-oxygen plasma with humid air impurities2013

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami, K. Niemi, T. Gans, D. O’Connell and W. G. Graham
    • 雑誌名

      Plasma Sources Science and Technology

      巻: 22 号: 4 ページ: 45010-45010

    • DOI

      10.1088/0963-0252/22/4/045010

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical kinetics and reactive species in atmospheric pressure helium-oxygen plasmas with humid air impurities2013

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami
    • 雑誌名

      Plasma Sources Science and Technology

      巻: 22 号: 1 ページ: 15003-15003

    • DOI

      10.1088/0963-0252/22/1/015003

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Chemical kinetics of atmospheric pressure plasmas operated in ambient air2014

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami
    • 学会等名
      8th International Conference on Reactive Plasmas/31st Symposium on Plasma Processing
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reactive species in atmospheric pressure plasmas operated in ambient humid air2014

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami
    • 学会等名
      9th EU-Japan Joint Symposium on Plasma Processing / EU COST MP1101 Workshop
    • 発表場所
      ボヒニ(スロベニア)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] On the contribution of electrons, Ar(3P), H2O+, and H3O+ to production of OH(A) in a micro DBD of Ar/H2O2014

    • 著者名/発表者名
      T. Shirafuji
    • 学会等名
      8th International Conference on Reactive Plasmas/31st Symposium on Plasma Processing
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Chemical kinetics and reactive species in atmospheric pressure helium-oxygen plasmas with humid-air impurities2013

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami
    • 学会等名
      40th IOP Annual Spring Conference on Plasma Physics
    • 発表場所
      York (UK)
    • 年月日
      2013-03-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Unravelment of complex plasma chemistry in atmospheric-pressure He-O2 plasmas with humid air impurities2013

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami
    • 学会等名
      5th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2013-01-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Reaction kinetics of a kHz-driven atmospheric pressure plasma with humid air impurities2013

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami
    • 学会等名
      The 66th Annual Gaseous Electronics Conference
    • 発表場所
      プリンストン(アメリカ合衆国)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Reaction kinetics of a kHz-driven He-O2 atmospheric pressure plasma jet operated in ambient humid air2013

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami
    • 学会等名
      21st International Symposium on Plasma Chemistry
    • 発表場所
      ケアンズ(オーストラリア)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Reaction kinetics of a kHz-driven atmospheric pressure plasma jet operated in ambient humid air2013

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami
    • 学会等名
      31st International Conference on Phenomena in Ionized Gases
    • 発表場所
      グラナダ(スペイン)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Afterglow chemistry of atmospheric pressure helium-oxygen plasmas operated in humid-air environments2013

    • 著者名/発表者名
      E. Nedanovska
    • 学会等名
      The 66th Annual Gaseous Electronics Conference
    • 発表場所
      プリンストン(アメリカ合衆国)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Correlation between species generated by atmospheric pressure air plasmas and growth enhancement of oryza sativa2013

    • 著者名/発表者名
      T. Sarinont
    • 学会等名
      12nd Asia Pacific Physics Conference
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Global plasma chemistry model2012

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami
    • 学会等名
      10th Technological Plasma Workshop
    • 発表場所
      Milton Keynes (UK)
    • 年月日
      2012-12-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Reactive species in atmospheric pressure helium-oxygen plasmas with humid air impurities2012

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami
    • 学会等名
      65th Annual Gaseous Electronics Conference
    • 発表場所
      Austin (USA)
    • 年月日
      2012-10-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Plasma chemistry in atmospheric-pressure He-O2 plasmas in humid air2012

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami
    • 学会等名
      Europhysics Conference on the Atomic and Molecular Physics of Ionized Gases
    • 発表場所
      Viana do Castelo (Portugal)
    • 年月日
      2012-07-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Plasma chemistry in atmospheric pressure plasmas with varying air and humidity2012

    • 著者名/発表者名
      T. Murakami
    • 学会等名
      4th International Conference on Plasma Medicine
    • 発表場所
      Orleans (France)
    • 年月日
      2012-06-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] PSST22(2013)Dataset

    • URL

      http://www.qub.ac.uk/research-centres/CentreforPlasmaPhysics/PSST222013Dataset/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] PSST22(2014)Dataset

    • URL

      http://www.qub.ac.uk/research-centres/CentreforPlasmaPhysics/PSST232014Dataset/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www2.es.titech.ac.jp/murakami/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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