2013 Fiscal Year Annual Research Report
テラヘルツ技術を用いた新たなガスハイドレート研究方法の展開
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25709091
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
竹家 啓 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70515874)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ガスハイドレート / テラヘルツ波工学 / 自然エネルギーの利用 / 光学定数 |
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| Research Abstract |
次世代のエネルギー資源、輸送形態として、ガスハイドレートに対する研究が盛んに行われている。ガスハイドレートは密度や構造が氷と似ていることから、従来の観測手段では氷点下における非破壊での識別や、非平衡状態での観測に困難さが伴う。本研究では、テラヘルツ時間領域分光法による観測でハイドレートと氷の定量的、定性的な識別が可能であることを示すとともに、複素光学定数、誘電定数を算出することで、ハイドレート基礎研究における新たな観測手段として確立することを目的としている。
本年はフェムト秒レーザーを用いたテラヘルツ時間領域分光系に分光用冷凍機を組み込んだシステムを用いて、ガスハイドレート及び氷のテラヘルツ帯での基本特性を幅広い温度領域で観測した。これまでの分光用冷凍機では温度制御の点において不安定な部分があったが、その点を解決するためにサンプル保持部分の周辺に温度センサーを3つ配置した。3か所での温度計測、温度制御をおこなうことにより、より詳細に温度をコントロールすることが可能になった。時間ごとの温度変化を詳細に把握するのみならず、試料における温度勾配も詳しく把握できるようになった。この冷凍機を用いてテラヘルツ領域における氷およびガスハイドレートの特性を測定した。さらに、極低温における氷、重水の氷のテラヘルツ帯での特性も計測した。広範囲における温度特性はこれまで報告されておらず、今後のテラヘルツ工学に利用できる基礎特性も得ることができた。また、液体と固体間での過冷却状態の計測も現在進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
フェムト秒レーザーを光源としたテラヘルツ時間領域分光システムを構築し、さらに低温測定用の分光器に複数の温度センサーを組み込むことで温度制御をより正確に行えるようになった。氷および一部のガスハイドレートについてはテラヘルツ帯での光学特性を計測しており、論文を投稿中、および準備中である。
本研究はガスハイドレートに対する新しい観測手段を確立することがねらいであるため、テラヘルツ波技術でできることを検証している。過冷却状態についてもテラヘルツ時間領域分光を用いて観測できることを現在確認しており、新しい展開についても現在確認している。
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| Strategy for Future Research Activity |
ガスハイドレートは氷と同じ水素結合性結晶である。氷、重水および一部のガスハイドレートについてはテラヘルツ時間領域分光法で測定しており、広い温度範囲において光学特性を得ている。これらは論文として投稿中、準備中である。さらに他のガスハイドレートにおいても測定をすすめ基礎データを蓄積する。同時に、ガスハイドレート非平衡時をテラヘルツ波技術を用いて測定することで分解の様子を観測する。メタンハイドレートの分解時には過冷却水の関与も示唆されているため、テラヘルツ波の長所である水の検出性能を活かして計測を行う。
次年度以降はテラヘルツ波技術の可能性を追求したい。さらなる展開として、より広帯域での測定が可能になる反射型テラヘルツ波測定系を用いて測定を行うことや高強度テラヘルツ波を用いてガスハイドレートの生成分解を制御する可能性を検討したい。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度は測定に必要なフェムト秒レーザーを主要な物品として購入した。
研究計画調書に従った研究と並行して、本計画で行うことのできる研究の可能性をさらに現在検討している。方針が確定次第、助成金を使用する。
現段階では、様々なガスハイドレートの低温測定をメインとして行っている。
今後の展開として、広帯域での測定、過冷却水の検出および高強度テラヘルツ波によるガスハイドレートへの作用を検討している。上記の目的のために反射型テラヘルツ波分光システム、非振動型分光用冷凍機もしくは高強度テラヘルツ波光源の購入を計画している。
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Research Products
(12 results)
