光ピンセットを駆使したエアロゾルのエイジングと雲凝結核活性の解明

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大気中に放出されたエアロゾルは、オゾンやヒドロキシルラジカルとの不均一酸化反応や、紫外線による光化学反応のため、その化学組成が変化する。このエアロゾルの変質は「エイジング」と呼ばれる。エアロゾルの物理的・化学的な性質は常に変化しているため、微粒子集合系の平均値解析では、エアロゾルの気候変動への影響を見積もる際に、大きな不確かさが生じてしまう。本研究では、単一エアロゾル粒子を空気中の一点に非接触で浮遊させ、エアロゾル粒子ごとに“化学組成”と“吸湿性”を同時に計測する。光学顕微鏡下でエアロゾルの「エイジング」と「雲粒の発生」を再現し、大気中で起こるエアロゾルの複雑な化学反応過程を理解することを目的とする。R4（2022）年度は、針葉樹から発せられるアルファーピネンの二次有機エアロゾル生成に関する研究を実施した。これまで、アルファーピネンの気相化学反応に関して多くの研究が行われ、様々な反応生成物が報告されてきたが、従来のエアロゾル粒子集合系を対象とした実験では、系全体を測定してしまうため、二次粒子生成の鍵となる不揮発性化合物を特定することが困難であった。チャンバー内にアルファーピネンを滴下して密閉した後、紫外光を照射して発生した二次有機エアロゾルを、レーザー光を用いて気相中で捕捉することに成功した。また、レーザー捕捉した二次有機エアロゾルのラマンスペクトルを計測することに成功した。また、ピエゾ素子と電極を配置した顕微鏡用チャンバーを作成し、気相中にレーザー捕捉したガラス微小球の電場による位置変化を光検出し、エアロゾルの表面電荷を計測する計測装置の開発も行った。