| 研究課題/領域番号 |
20K14430
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
植松 祐輝 九州大学, 理学研究院, 助教 (30830111)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 表面張力 / 水滴 / 気泡 / 電解質 / 界面 / 水 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題の目的は、表面張力の精密測定に取り組むことで、他の手法では検出するのが難しい不純物を検出し、そのpH依存性や塩濃度依存性を調べるというものである。界面化学における基礎的問題であるだけでなく、水処理や海洋エアロゾルといった環境科学において重要であると考えている。
実験パートでは、当初計画していた毛管法の改良は測定原理上、精密測定が難しいことが明らかになった。これは、理論計算をすると、毛管内の水溶液の濡れ膜が、実効半径を小さくすることにより表面張力測定の精度に大きく影響を与えるからである。この困難を回避するには、濡れ膜の膜厚の塩濃度依存性を実験的に計測することであるが、これは難しいため断念した。
一方で、その後の計画にあった泡圧法については、濡れ膜の影響はないと考えられた。したがって、動力学も測定できる泡圧法による装置制作を前倒しで進めることにした。また、圧力測定と同時に、気泡と水滴の光学観察ができるような測定系を構築し、気体や水の配管系を残して、ほぼ装置制作を終えることが出来た。
理論パートでは、表面張力の理論計算とモンテカルロシミュレーションの比較を検討した論文を出版することが出来た。さらに、水滴中のイオン分布に関して、新たに研究課題を見つけることが出来たので、そちらの理論計算を進めた。
以上の結果は、当初の研究実施計画と変化しているものもあるが、概ね、当初の目的にかなったものである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
毛管法の装置設計については予期せぬ問題があったが、動力学も測定できる装置の制作を前倒しすることになったので、大きな遅れとはなっていない。また、理論パートで、水滴内イオン分布や、ピペットにより作られた水滴の電気泳動といた課題を見つけることができ、前者については、水滴径やイオン数に関する解析式を得ることが来たので、予期せぬ進展があった。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、表面張力の動力学を測定できる装置を制作し、データを取るところまで、今年度に実施する。
理論面では、質量分析法におけるイオン化スプレーを念頭に、水滴の電磁気学・流体力学の理論を構築する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
x 装置制作に関する部品の購入が少し遅れたので、翌年度に使用する。
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