メゾスコピック極限反応場としての単泡性超音波発光(SBSL)の研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12874066
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 中林 誠一郎 埼玉大学, 理学部, 助教授 (70180346)
• 研究分担者: 馬場 凉 東京商船大学, 商船学部, 助教授 (70198951)
• キーワード: 単泡性超音波発光 / 超音波キャビティ / 準断熱圧縮 / アルゴン整流 / レーザー散乱法 / SBSL

研究概要

単泡性超音波発光は、Q値の高い超音波キャビティを水で満たし、空気やガスの単一気泡を空間的に捕獲し、超音波の準断熱圧縮により捕獲単一気泡内に数多くの極限状態を作り出す実験である。本年度では、この単泡性超音波発光現象を多重極限の反応場として、化学の面から研究を進めた。気泡の膨張収縮運動を、レーザー散乱法により実時間で測定し、気泡からの発光とレーザー散乱による膨張収縮挙動を観測しながら、気泡内部の化学反応を観測した。その結果、空気気泡の超音波励振を繰り返すと、気泡内部の酸素窒素など、反応活性な分子は分解して、最後には、空気中に僅かに含まれる単原子気体アルゴンが気泡内部に蓄えられる現象、アルゴン整流を支持する実験結果を得た。さらに、界面活性分子を、水溶液中に僅かに溶かすと、気泡からの発光が消滅し、界面活性分子の分解が進んでいる事を示唆する結果を得た。以上の結果は、単泡性超音波発光を極限的な化学反応容器として、使用することができる可能性を強く示唆する。現在は、気泡周囲および気泡内部で生成した分解生成物の検出を目指して、実験を進めている。

研究成果

• [文献書誌] Y.Shlomi,A.Karantonis and S.Nakabyashi: "Spatio-temporal Forcing on Electrochemical Oscillator/Excitator"PCCP.. 3. 479-488 (2001)
• [文献書誌] N.Ohta,Y.Qing-Kai and S.Nakabayashi: "UV Induced Desorption-Retrapping Cycle of Electrochemically Adsorved CO on pt (111) Surface"J.Phys.Chem.B.
• [文献書誌] A.Karantonis,Y.Shiomi and S.Nakabayashi: "One Dimensional poincare Map for Laser Forcing Electrochemical Oscillator"Chem.phys.Lett..
• [文献書誌] A.Karantonis and S.Nakabayshi: "Electrochemical Oscillations in a Hallow Cylinder : Spatiotemporal Response."Electrochem. Acta.. 46. 745-757 (2000)
• [文献書誌] A.Karantonis,Y.Shiomi and S.Nakabayashi: "Laser Experiments and Theoretical Modeling for the Diagnosis of Bifurcation Sequences of an Oscillating Electrode Reaction"J. Bifurcations and Chaos.
• [文献書誌] A.karantonis,Y.Shiomi and S.Nakabayshi: "Coherence and Couping during Oscillatory Electrodissolution"J.Electroanal. Chem.. 493. 57-67 (2000)