2020 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamental study on interfacial characteristics and quantization mechanism of nanobubbles
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18H01874
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| Research Institution | Tohoku Fukushi University |
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Principal Investigator |
庭野 道夫 東北福祉大学, 感性福祉研究所, 教授 (20134075)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬 騰 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (10734543)
岩田 一樹 東北福祉大学, 総合マネジメント学部, 講師 (20515457)
但木 大介 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (30794226)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノバブル / 気液界面物性 / 粒径量子化 / スピン緩和時間 / ナノ細孔薄膜 / バブル合体 / 殺菌効果 / 活性種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、バブルの合体が同じバブル径同士で選択的に起こるメカニズムの理論的解明に取り組んだ。バブルはゴム風船のような弾力性があると思われる。大きさの異なるバブルが接近した時の反発力を計算し、反発力のバブル径依存性を調べた。その結果、同じ径同士のバブルが衝突するときに反発力が小さくなることを突き止めた。この反発力の効果を取り入れて粒径分布のシミュレーションを行った結果、ほぼ実験結果を説明できたことが分かった（論文執筆中）。この合体の選択性はバブルの寿命にも関係していると思われるため、今後更に探求を深める予定である。
ナノバブルの界面構造を解明する目的で、ＮＭＲ装置を用いて、1H核の縦緩和時間（T1）を反転回復法で測定した。CO2内包ナノバブル水に対するT1の値は約1.3 [sec]であり、純水の値と比べて10分の１程度であった。ナノバブル気液界面に界面水と呼ばれる結合水が存在することを強く示唆している。N2とO2ガスを内包したナノバブル水についてもT1の測定を行った結果、内包する気体の種類によってT1の値が異なることが分かった（論文執筆中）。この結果は、内包気体の水への融解度の違いがナノバブル気液界面特性に差異を与え、それがT1に反映されていると考えられる。今後、横緩和時間測定なども含めナノバブル水における核緩和をさらに詳細に調べることで、ナノバブル気液界面構造を解明する予定である。
ナノバブルに殺菌効果があることは知られている。そこで、大腸菌をモデル細菌として、CO2、N2、O2を内包したバブル水の殺菌効果を調べた。その結果、CO2ナノバブル水に強い殺菌効果が認められ、電子スピン共鳴法で活性種の有無を調べたところ、水酸基ラジカルの存在が確かめられた（論文執筆中）。今後、先に述べたバブルの合体がラジカル生成に関与しているという作業仮説の下、殺菌作用の作用機序の解明を行っていく。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(5 results)
