2003 Fiscal Year Annual Research Report
反応性熱流動による表面反応処理過程のナノスケール現象の解明
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14750139
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
芝原 正彦 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40294045)
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| Keywords | 微小火炎 / 分子動力学解析 / ラジカル自発光 / 分光計測 / 界面ナノ構造 |
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| Research Abstract |
本年度は,反応性熱流動による表面反応処理過程のナノスケール現象の解明のために,実験的アプローチとして局所発光計測実験および分光実験を行った.次に,表面近傍の熱流動解析および表面反応解析のために,表面近傍のナノ構造が熱流動および反応に及ぼす影響を解析する分子動力学プログラムを新たに作成して,数値解析を行った.
1.反応性熱流動からの局所発光計測実験および分光実験
100マイクロメートルから20マイクロメートルの内径をもつステンレス管,ニードルバルブと光学立体顕微鏡,電気ヒータを用いて,界面近傍の局所から反応領域からの化学発光を計測するシステムを構築した.100マイクロメートルの微小反応および界面での化学発光種の失活の様子を分光計測することができた.しかし,計測領域のさらなる微小化が今後の課題である.
2.表面近傍熱流動反応解析プログラムの作成
表面に付着する分子1個から数十ナノメートルの構造物がある場合の表面近傍反応性熱流動解析分子動力学プログラムを作成して,エネルギ伝達および反応確率変化を数値解析した.その結果,サブナノメートルおよびナノメートルの特性長さを持つ構造物が界面エネルギ伝達を上昇させるメカニズムについて,知見を得た.さらに,界面近傍でのナノスケールの構造物が,表面反応におよぼす影響について解析を行った.これらの界面近傍ナノスケールの熱流動と界面との干渉に関する解析成果は,反応性およびエネルギ伝達特性に分けて,論文として公表した.
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[Publications] Atuhiro Hatabu, Masahiko Shibahara, Masashi Katsuki: "Molecular Dynamics Study on Effects of Adherent Molecules on Surface Reaction and Surface Energy Transfer"Thermal Science and Engineering. Vol.11,No.4. 3-4 (2003)
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[Publications] Masahiko Shibahara, Tomoaki Kunugi: "Molecular Dynamics Study on Effects of Nanoscale Structure on Energy Transfer from Fluid to Surface"Thermal Science and Engineering. Vol.11,No.4. 5-6 (2003)
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[Publications] 芝原正彦, 香月正司, 旗生篤宏, 東泰弘: "酸素分子の銀表面衝突過程における反応確率と表面エネルギ伝達に関する研究(第2報,表面付着分子種と表面温度の影響)"日本機械学会論文集(B編). 第69巻第687号. 2510-2516 (2003)
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[Publications] 芝原正彦, 功刀資彰, 香月正司: "ナノスケールの構造物が界面エネルギ伝達へ与える影響(分子動力学解析)"日本機械学会論文集(B編). 掲載予定. (2004)
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[Publications] T.KUNUGI, K.MUKO, M.SHIBAHARA: "Ultrahigh Heat Transfer Enhancement Using Nano-porous Layer"Superlattices and Microstructure. 掲載予定. (2004)
