2021 Fiscal Year Research-status Report
A Study on Physical Properties of Aerosol Liquid Droplet Based on Laser Trapping - Microspectroscopies
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19K05361
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
喜多村 昇 北海道大学, 理学研究院, 名誉教授 (50134838)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 篤志 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (90379553)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | エアロゾル液滴 / レーザー捕捉・顕微分光 / 過冷却液体 / 液滴サイズ依存性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザー捕捉法により空気中に浮遊させたマイクロメートルサイズのエタノール（EtOH）液滴および水滴の液体物性を顕微ラマン分光あるいは顕微蛍光法により明らかにした。
１）エアロゾルEtOH液滴粘度の液滴サイズ依存性：エアロゾルEtOH液滴のレーザー捕捉・顕微ラマン分光に基づき、エアロゾルEtOH液滴はバルクEtOH液体に比べてラマンスペクトルのスペクトル幅が狭くなることを見出した。同様な結果はジメチルスルホキシド、水、tert-ブタノールにおいても確認されている。スペクトルの狭小化はEtOHのエアロゾル化による液体粘度の上昇であることを液滴のレーザー捕捉・顕微偏光ラマン分光から明らかにした。実際に、偏光ラマンスペクトル測定から得られるエアロゾル液滴中のEtOH分子に回転緩和時間はバルクEtOH液体中の回転緩和時間より遅くなる事を明らかにした。更に、様々なサイズのエアロゾルEtOH液滴についても同様な測定を行い、EtOH液滴の粘度は液滴サイズの減少とともに増大することを見出した。これらの研究結果をアメリカ化学会のAnalytical Chemistry誌に公表した。
２）エアロゾル水滴粘度の液滴サイズ依存性：エアロゾル水滴のレーザー捕捉・顕微蛍光法に基づき、水滴粘度の液滴サイズ依存性を明らかにした。液滴粘度は水滴中に含有させたローダミンB（RhB）の蛍光寿命あるいは回転緩和時間から見積もった。その結果、水滴サイズの減少と共に液滴粘度は増大すること、また粘度は液滴半径の逆数に比例することを明らかにした。さらに、この粘度の液滴サイズ依存性は空気／水滴界面の水の構造性と界面に発生するラプラス圧により説明することが可能であることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
エアロゾル液滴のレーザー捕捉・顕微分光を行うにあたり、新たな装置を購入予定であったが、世界的な半導体不足により装置納入が年度内に行うことが出来なかった。また、コロナ禍において研究時間も制限された。このような理由により、当初の予定に比べて研究の遅れが生じたものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
エアロゾル水滴の液体物性に関する研究はほぼ終了しており、得られた研究成果をまとめて学術論文として早期に公表する計画である。さらに、昨年度に購入することが出来なかった装置を早急に導入し、ホルムアミド等の他のエアロゾル液滴の物性研究を進め、更なる研究の発展に備える。
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| Causes of Carryover |
エアロゾル液滴のレーザー捕捉・顕微分光を行うにあたり、実験で使用する新たな装置を購入予定であったが、世界的な半導体不足により装置納入が年度内に行うことが出来なかった。次年度使用額は当該装置の購入経費に充当し、更なる研究の発展に備える。
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