• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2012 年度 実施状況報告書

ガス銃の衝突反応による炭素クラスター合成 ー宇宙炭素合成のモデル実験ー

研究課題

研究課題/領域番号 23540572
研究機関静岡大学

研究代表者

三重野 哲  静岡大学, 理学部, 教授 (50173993)

キーワードプラズマ化学 / 衝突反応 / 小惑星 / 炭素クラスター / タイタン / 炭素カプセル / アミノ酸合成 / 惑星・衛星の進化
研究概要

ターゲット室内にセットする与圧室は正常に使われている。窒素1気圧を封入し、鉄ターゲット(氷+鉄ターゲット、氷+ヘキサン+鉄ターゲット)を設置できる。ターゲットは液体窒素で- 100 ℃程度まで冷却できる。ポリカーボネイト(ステンレス鋼)飛翔体はオリフィスのアルミフィルムを突き破って与圧室に入り、ターゲットに衝突し、高温プルームを発生し、高温合成反応を起こす。合成試料はTEMなどで分析される。
今回、穴の有る炭素ナノカプセルと、口の有る袋状ナノ炭素の合成を初めて確認できた。世界で前例が無いと思われる。これらの炭素カプセル、袋状内炭素には物質が入っており、有機物などを炭素膜が被い、保護する事ができると考えられる。小惑星衝突によるこれらの合成の可能性が示されている。さらに、有機物内包炭素カプセルの合成を進めたい。
衝突プルームについて、高速度カメラ、分光器、2波長ビデオカメラで観察することができた。約5000 Kの温度で20 μ秒程度の寿命を持つ。ラングミュアプローブ測定により、プルーム内電子密度は10E16 m-3 に達していた。特に、C2 分子発光の空間分布を初めて記録できた。これらは予測の範囲内に有った。今後、C2分子温度、CN分子温度の計算も行う必要がある。
アミノ酸の合成について、レーザーイオン化飛行時間型質量分析器によると、セリン、アスパラギン酸、グルタミン酸に対応するピークを得る事ができた。液体クロマトグラフ法などでのクロスチェックが必要である。

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

与圧室の開発は成功したと言える。ほぼ100%の成功率で衝突実験を繰り返している。改良によりターゲット冷却、ターゲット温度のモニター、側面からプルームの画像記録、C2分子発光記録などが行える。
試料の回収、与圧室の準備には時間がかかるが、丁寧に行われている。その結果、良いTEM試料観察を行う事ができた。穴の有るナノ炭素カプセルと口の有る袋状ナノ炭素の合成を世界に先駆けて観測できたと思う。これらには有機物を貯蔵する能力があると思う。
プルーム温度の計測、分子温度の計算は現在実行中であり、追加の実験データが必要である。

今後の研究の推進方策

H25年度がこの申請研究の最後の年にあたり、成果のまとめが必要である。さらなる実験と分析のため、申請した予算が必要である。
1)衝突プルームの温度と密度を決定する。CN, C2分子発光からの温度測定、電子密度測定、分子密度測定を行い、計算を行う。
2)有機物内包カプセルと袋状ナノ炭素を合成し、その安定性を調べる。特に、温度、紫外線照射に対する安定性を明らかにする。
3)炭化窒素分子合成を明らかにする。種々のアミノ酸の合成を複数の方法で確認する。窒素付加の他の分子の合成を質量分析法などで同定する。
これらの成果は国際会議で発表し、国際的な論文集に投稿する。

次年度の研究費の使用計画

該当なし。H25年度で終了予定。研究の発展の為の新たな予算申請を検討する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Production of single-walled carbon nanotubes by modified arc discharge method2013

    • 著者名/発表者名
      M. J. Rahman, T. Mieno
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 52 ページ: 056201-1-5

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.056201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The nature of shock-induced calcite devolatilization in an ope system investigated using a two-stage light gas gun2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kurosawa, S. Ohno, S. Sugita, T. Mieno, T. Matsui, S. Hasegawa
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Sci. Lett.

      巻: 337-338 ページ: 68-76

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2012.05.022

  • [雑誌論文] 微少重力下におけるフラーレン・カーボンナノチューブの成長2012

    • 著者名/発表者名
      三重野哲、譚国棟
    • 雑誌名

      日本結晶成長学会誌、特集(依頼記事)

      巻: 39 ページ: 75-82

  • [学会発表] 軽ガス銃を用いた窒素ガス中衝突反応による炭素クラスター合成2013

    • 著者名/発表者名
      三重野哲、長谷川直、黒澤耕介
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春期学術講演会「衝撃応用の拡がり」シンポジウム
    • 発表場所
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • 年月日
      20130327-20130330
    • 招待講演
  • [学会発表] 窒素ガス中氷含有ターゲットへの飛翔体衝突による炭素化合物微粒子の合成2013

    • 著者名/発表者名
      三重野哲、長谷川直、黒澤耕介
    • 学会等名
      平成24年度スペースプラズマ研究会
    • 発表場所
      JAXA宇宙科学研究所(神奈川県)
    • 年月日
      20130226-20130227
  • [学会発表] 氷を含むターゲットへの飛翔体衝突による炭素クラスターの合成(タイタン表面衝突のモデル実験)2012

    • 著者名/発表者名
      三重野哲、長谷川直、黒澤耕介
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋期大会
    • 発表場所
      横浜国大(神奈川県)
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 窒素ガス中飛翔体衝突反応による炭素クラスターの合成2012

    • 著者名/発表者名
      三重野哲、長谷川直、黒澤耕介, 三石和貴
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県)
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] 氷を含むターゲットへの衝突反応2012

    • 著者名/発表者名
      三重野哲
    • 学会等名
      平成24年度東北大通研共同プロジェクト「微粒子プラズマの応用」
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      20120903-20120904
    • 招待講演
  • [図書] Production of carbon nanotubes and carbon nanoclusters by the JxB arc-jet discharge method2013

    • 著者名/発表者名
      T. MIeno, N. Matsumoto
    • 総ページ数
      16
    • 出版者
      INTECH/Syntheses and applications of carbon nanotubes and their composites
  • [備考] 静岡大学理学部物理学科プラズマ科学研究室

    • URL

      http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/%7Esptmien/index.html

URL: 

公開日: 2014-07-24  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi