Elucidation of the coalescence mechanism of nanobubbles and development of novel nano-reaction fields

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本年度は前年度に引き続き、ナノバブル界面構造、バブル合体機構、ナノ反応場の解明の研究を進めた。・界面構造の研究では、赤外分光計測結果とクラスター計算結果の詳細な比較を行い、界面を構成する水分子クラスターの配列構造とクラスター間に働く相互作用を解明した。クラスター間の相互作用は、クラスターの自由OH基が持つ双極子モーメント間に働くことを明らかにした。この成果は、これまでその成因が解明されていないところの界面張力（水面の表面張力と同じものである）の理解を深めるものである。界面構造に関する一連の研究成果は論文として纏め、現在投稿中である。・合体機構については、前年度に提唱した合体物理モデルに基づいてナノバブルの長寿命性の原因を明らかにした。粒径が100nm程度以下に小さくなるとナノバブルの合体が抑制され、この抑制がナノバブルの長寿命化の一つの要因であることを明らかにした。実際に、100nm以下の粒径のバブルは1カ月以上の寿命があることを実験的に確認した。以上の研究成果も論文にまとめ、現在投稿中である。・ナノバブルの界面反応の研究では、ナノバブル同士が合体するときに発生する活性酸素について、その発生メカニズム解明のための研究を行い、二酸化炭素内包ナノバブルの場合に活性酸素生成が顕著であることを再確認した。特筆すべき成果としては、水を超音波照射した場合にもナノバブルが大量に発生し、そのナノバブルにも除菌効果があることを確認したことである。この結果は、ナノバブルを活用する上で非常に有用な知見である。また、アルコール中や重水中のナノバブルの粒径分布を計測した結果、これらの溶液中ではバブル径が水に比べて数倍大きくなることが判明した。この結果は、水以外の溶液中では界面構造が水の場合と異なることを示唆している。現在、有機溶剤中ナノバブルの界面構造解明のための研究を鋭意遂行中である。