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近年、バイオ応用、材料プロセス応用、環境応用など、大気圧非平衡プラズマー液相相互作用を用いた応用研究が急速な広がりを見せており、更なる飛躍、継続的発展のためにも学術基盤の構築が必要である。本研究では、大気圧プラズマ領域、液相領域、界面領域の3要素に対し、素過程の理解をもたらすことで、経験的な応用技術改善・開発からの脱却を促し、戦略的応用技術改善・革新へと導く事を目的とし、特に知見が不足していると感じられる界面現象に注力して研究に取り組んだ。当該年度には、昨年度までに引き続き電界の水界面構造に対する効果に加え、大気圧プラズマから液相界面に照射する高エネルギー粒子の理解に取り組んだ。
電場の界面水分子構造への影響を調査するため、界面構造のみに活性な分光学的手法の一つである和周波発生(SFG)分光に取り組んだ。SFG分光には可視レーザー(波長:532 nm)と波長可変赤外レーザー(波長:2600～3500 nm)を用いた。なお、測定対象界面はCaF2/水界面とした。外部電場は、水溶液中に接地電極を配置し、外部に配置した電極に電圧を印加することにより、界面垂直方向に印加した。水溶液のpHは3.8とした。四面体配位構造に起因すると考えられている3100cm-1付近のピークは強い外部電場応答性を示し、電界によって水表面構造の配向性を制御できるといった知見を得た。
界面に照射する高エネルギー粒子に関し、He およびAr 直流放電について中性粒子に関する運動も計算できる粒子計算コードを作成し計算を行った。高エネルギーイオンによるものよりも、高エネルギー中性粒子によってもたらされるエネルギーフラックスの方が大きい結果が得られ、プラズマ―液相相互作用を考える際、高エネルギー中性粒子による素過程も考慮に入れる必要性があることを示した。
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