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液液界面に生じさせたレーザープラズマフィラメントによる化学反応誘起

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 24110718
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
研究機関大阪市立大学

研究代表者

八ツ橋 知幸  大阪市立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70305613)

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
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2013年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2012年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワードフェムト秒レーザー / 水酸化ラジカル / 炭素ナノ粒子 / 親水性・疎水性 / ナノ界面 / 2液相反応 / 逐次酸化反応 / 元素組成制御 / プラズマフィラメント / ナノ粒子
研究概要

本研究は液-液界面に発生させたプラズマによる有機化合物の高効率反応の開発を行うことを目的とし、有機/水二層溶液の水層にフェムト秒レーザーを集光照射することで、単一溶媒に比べて遙かに効率よく親水性、そして疎水性の炭素ナノ粒子を生成することに成功した。試料調製直後に、界面から離れた位置にレーザー照射を行うと誘導期間を経て界面から黒色粒子が発生する。水中で生成したナノ粒子が界面で凝集し、目視可能なマイクロメートルサイズの凝集体となって観測されたと思われる。逆に試料調製から1日置き、界面に近い位置にレーザー照射を行うと誘導期間なしで水中から発生した粒子が目視できた。いずれも分散したものは直径20 nm程度の粒子であった。また、試料調製直後であっても、攪拌しつつレーザー照射することで分散性の高い疎水性粒子を作ることにも成功した。赤外吸収測定により親水性の原因は水酸基であり、ラマン散乱測定により親水性、疎水性粒子共に典型的な炭素粒子の骨格を有していることが明らかになった。一方、シクロヘキサンおよびノルマルヘキサンではナノ粒子の生成は見られなかった。飽和炭化水素では水酸化が生じているものの、ナノ粒子に繋がるような炭素ネットワーク形成が起こらなかったものと思われる。トルエンではナノ粒子生成は起きたものの量は少なく、ベンジルラジカル形成によりナノ粒子生成が阻害されたと思われた。ナノ粒子の元素組成を制御するためベンゼンの代わりにヘキサフルオロベンゼンを用い、ベンゼンと同様に親水性疎水性粒子を作り分けることに成功した。XPS測定によりフッ素の存在が確認され、TEM測定よりいずれの粒子も直径20 nm程度であったことから、フッ素含有の親水性・疎水性炭素ナノ粒子が生成したと結論した。本手法では炭素源となる有機層を選択することにより炭素ナノ粒子の元素組成制御が可能であることを示すことが出来た。

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

    (17件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 3件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Change of Metal Ions in Solution by Femtosecond Laser Excitation Accompanied by White-Light Laser2014

    • 著者名/発表者名
      Nakashima,N.; Yamanaka, K.; Itoh, A.; Yatsuhashi T.
    • 雑誌名

      Chin. J. Phys.

      巻: 52 ページ: 504-518

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coulomb Explosion of Dichloroethene Geometric Isomers at 1 PWcm-22013

    • 著者名/発表者名
      Yatsuhashi T.; Nakashima, N.; Azuma, J.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 117 号: 7 ページ: 1393-1399

    • DOI

      10.1021/jp310361x

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduction of Yb(III) to Yb(II) by Two-Color Two-Photon Excitation2013

    • 著者名/発表者名
      N. Nakashima, K. Yamanaka, T. Yatsuhashi
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 117 号: 35 ページ: 8352-8359

    • DOI

      10.1021/jp402194g

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] レーザーイオン化の基礎と応用2013

    • 著者名/発表者名
      八ッ橋知幸
    • 雑誌名

      光学

      巻: 42 ページ: 530-538

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel Method of Producing Carbon Nanoparticles on Benzene/Water Interface with Femtosecond Laser Plasma Filament2012

    • 著者名/発表者名
      Yatsuhashi T. ; Uchida, N. ; Nishikawa, K
    • 雑誌名

      Chem. Lett

      巻: 41 号: 7 ページ: 722-724

    • DOI

      10.1246/cl.2012.722

    • NAID

      130004426632

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] レーザープラズマフィラメントによる親水性・疎水性炭素ナノ粒子の生成2014

    • 著者名/発表者名
      八ッ橋知幸、濵口智行
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Organic Nanoparticles Formation by Pulsed-Laser irradiation to liquid/liquid Interfaces2014

    • 著者名/発表者名
      Yatsuhashi, T.
    • 学会等名
      9th International Conference on Photo-excited Processes and Applications
    • 発表場所
      くにびきメッセ(島根)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Chemical Reactions on Liquid/liquid Interface Induced by Laser Plasma Filament2013

    • 著者名/発表者名
      T. Hamaguch, T. Yatsuhashi
    • 学会等名
      The 17th Osaka City University International Symposium
    • 発表場所
      大阪市立大学 大阪
    • 年月日
      2013-02-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 有機/水界面に発生させたレーザープラズマフィラメントによる炭素ナノ粒子の生成2013

    • 著者名/発表者名
      八ッ橋知幸、濵口智行
    • 学会等名
      液中およ び異相界面へのレーザー照射により形成される高エネル ギー密度反応場とその応用に関する研究会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザープラズマフィラメントによる化学反応の検討2013

    • 著者名/発表者名
      宮坂枝里奈、八ッ橋知幸
    • 学会等名
      光化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] レーザープラズマフィラメントによるベンゼン/水界面を介した親水性・疎水性炭素ナノ粒子の生成2013

    • 著者名/発表者名
      濵口智行、八ッ橋知幸
    • 学会等名
      光化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Novel Method of Producing Carbon Nanoparticles on2012

    • 著者名/発表者名
      T. Yatsuhashi, N. Uchida, K. Nishikawa
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies-International Conference on Electronic Materials 2012
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 横浜
    • 年月日
      2012-09-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 液液界面に生じさせたレーザープラズマフィラメントによる化学反応誘起2012

    • 著者名/発表者名
      八ッ橋知幸、内田直子、西川華世
    • 学会等名
      光化学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学 東京
    • 年月日
      2012-09-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] Yatsuhashi's Home Page

    • URL

      http://www.laserchem.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 大阪市立大学 大学院理学研究科 物質分子系専攻 光物理化学研究室

    • URL

      http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/chem/laser/laser.html

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

    • URL

      http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/chem/laser/laser.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.laserchem.jp

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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