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2017 年度 実績報告書

ガス銃衝突で発生する高温プルームと有機分子合成過程の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K05363
研究機関静岡大学

研究代表者

三重野 哲  静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (50173993)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード小惑星衝突 / 高温ガスプルーム / アミノ酸合成 / 軽ガス銃実験 / タイタン衛星 / 鏡像異性体 / プラズマ発生 / 衝撃加熱
研究実績の概要

1)2段式軽ガス銃を用い、1気圧の窒素で満たされた与圧室内のターゲットに飛翔体を衝突させ、高温ガスプルームを発生させる。与圧室前方から吹き出す微粒子を観測した。直径約20 nmの微粒子が、速さ約2 km/sで噴出する様子を記録することができた。この速さは、流体計算値と合う。
2)飛翔体衝突時の圧力発生、高温発生について、ランキン・ユゴニオの式を用いて計算した。その結果、ターゲット上で約75 GPaの圧力と4600 Kの温度発生が得られた。この計算結果は、発光スペクトルより求めた温度や高速カメラ測定とほぼ一致した。高温ガスプルームは、ターゲットに対し、垂直前方へと吹き出して行く。
3)合成炭素試料をTEM-EDS元素分析した。その結果、炭素ナノ粒子上に有機物が存在し、炭素と窒素原子の分布がほぼ重なることを見出した。これは、窒素を含む有機物が、微粒子上に多く存在することを示している。合成炭素試料をFT-IR分析した。その結果、アミノ酸に特有な窒素や炭素の結合を再現性良く検出した。これもアミノ酸合成の傍証となる。
4)合成試料を純水抽出した後、2次元液体クロマトグラフィー分析した。その結果、アミノ酸光学異性体を測定することができた。常にL型アミノ酸がD型アミノ酸より過剰である結果を得た。予測では、同量のD/L異性体が合成されるはずであるが、異なる結果である。実験条件から考察し、「L型アミノ酸を合成する鋳型分子が存在する可能性がある。」と考ている。
5)ガス銃実験結果より、アミノ酸合成過程を検討した。高温ガスプルーム中でCNなどの活性分子が合成され、冷却過程で、それらの分子の重合が進む。アミノ酸の安定化温度は、約250℃であるので、「炭素ナノ粒子上の活性ラジカルが、表面拡散し、粒子上でアミノ酸が合成を起こしている。」と考えている。
6)これらの実験結果を元に論文を準備している。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] 窒素ガス中衝突実験において気相合成されるアミノ酸の分析(小惑星衝突模擬実験)2018

    • 著者名/発表者名
      三重野哲、関口俊介、長谷川直、柴田裕実、小林憲正
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] タイタンへの小惑星衝突によるアミノ酸合成(ガス銃を用いた模擬実験)2018

    • 著者名/発表者名
      三重野哲、関口俊介、中村悟之、長谷川直、柴田裕実、癸生川陽子、小林憲正
    • 学会等名
      生命の起源および進化学会の第43回学術講演会
  • [学会発表] 小惑星の惑星/衛星への衝突によるアミノ酸合成(ガス銃を用いた模擬実験)2018

    • 著者名/発表者名
      三重野哲、関口俊介、中村悟之、長谷川直、柴田裕実、癸生川陽子、小林憲正
    • 学会等名
      宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
  • [学会発表] 衝突現象での高温ガスプルームの発生と有機分子の合成2018

    • 著者名/発表者名
      三重野哲
    • 学会等名
      静岡大・核融合科学研究所連携研究フォーラム
    • 招待講演
  • [学会発表] Measurement of nano-particle flow in an impact-produced plasma and simulation of gas flow of gas gun experiment2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nakamura, T. Mieno
    • 学会等名
      18th Workshop on Fine Particle Plasmas
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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