2020 Fiscal Year Annual Research Report
Detection of solvated electrons and challenge to their kinetics in liquids interacting with plasmas
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19K21861
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐々木 浩一 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50235248)
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2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 溶媒和電子 / CTTS遷移 / 光励起脱溶媒和 / プラズマ・液体相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年度も順調に研究が進展した。
まず，大気圧プラズマと相互作用する水中における水和電子の反応性を調べる実験では，令和元年度に得られた実験結果を再確認し，論文を作成して投稿した。得られた成果は，1)水中に溶存する酸素が水和電子と反応する主な分子の一つであり，溶存酸素の密度はプラズマの照射によって変化することを示したこと，2)プラズマ照射によって水中に生成される過酸化水素が水和電子と反応するもう一つの主な分子であることを示したこと，および，3)過酸化水素はプラズマと水の界面付近の深さ0.2 mm程度の領域において局所的に高密度を有することを示したことである。
次に，大気圧プラズマと相互作用する水界面近傍層に存在する水和電子を光照射によって脱水和し，脱水和によって発生する自由電子を気相に輸送して検出する実験では，水面を陰極とし，水面の上部数mmの位置に針電極を設置してそれを陽極とする直流放電において以下の結果を得た。水側からプラズマ照射点にパルスNd:YAGレーザーの4倍高調波（波長266 nm）を照射し，水面で全反射させる光学系を用いたところ，レーザーパルス照射のタイミングで直流放電回路を流れる電流にパルス的な増加がみられた。Nd:YAGレーザーの波長を3倍高調波（波長355 nm）および2倍高調波（波長532 nm）に変更したところ，パルス電流の振幅が減少した。さらに，波長可変色素レーザーを用いてレーザー波長を連続的に変化させ，パルス電流の変化（減少）を波長の関数として取得することに成功した。この変化は水和電子の水和エネルギーの分布と矛盾しないことから，レーザー照射による脱溶媒和によってプラズマと水の界面に存在する水和電子を検出できることを示すことができた。
以上のように，本研究では研究計画調書に記載したほぼすべての計画を完遂した。
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