酸性物質により誘起される氷の表面融解とそのオゾン破壊反応に対する影響

酸性物质引起的冰表面融化及其对臭氧消耗反应的影响

• 批准号: 19654071
• 负责人: 古川 義純
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19654071/
• 关键词: 地球化学; 結晶成長; 氷結晶; 表面融解; オゾン; ネガティブクリスタル; 氷表面; 擬似液体層; オゾン破壊物質; ネガティブクリスタル法; 偏光解析

(1)ネガティブクリスタル法により氷の試料表面を作製する手法を確立した。これにより、汚染のない、面方位が厳密に規定された、分子レベルで平らな氷表面を得ることができた。また、ネガティブクリスタルの成長速度を制御することで、直径2mmサイズの表面を得ることが可能になった。(2)ファラデーセル型偏光解析装置に搭載した氷結晶容器に作成した氷結晶表面を置き、195K以下に冷却して、試料表面の偏光解析測定を行った。従来行われていたミクロトームなどによる研磨法で作成した試料表面では、明確な反射光スポットを検出できないが、ネガティブクリスタル法で作成した試料は完全な鏡面反射が実現でき、偏光解析の精度を十分確保できることが確かめられた。(3)ガラスプリズムを使用して、氷結晶表面に対するレーザー光の入射角を精密に決定し、0.01度の精度で入射角を決定できることを確認した。これにより、低温環境下での氷表面擬似液体層の精密測定実施法が確立された。(4)擬似液体層の厚みと屈折率をパラメータとして、最も簡単な一層モデルによる偏光変化のシミュレーションを行った。(5)氷結晶表面にHCIガスを吹きかけると、偏光シグナルに明確な変化が起こることが確認された。氷結晶表面に構造相変化が起きたことを強く示唆する。(6)連携研究者の佐崎は、氷/水界面での分子ステップのイメージを得ることに成功した。これは、氷と擬似液体層の問に界面構造の解析にも応用できる。(7)本研究により、低温環境下での氷の表面構造の精密解析手法を確立し、オゾン破壊物質により表面融解が促進される直接証拠が得られ、萌芽研究としての役割を十分に果たした。

(1)The method for preparing the sample surface is established. In addition, the surface orientation of the surface is closely regulated, and the molecular surface is closely regulated. The growth rate of the film is controlled by the surface of the film with a diameter of 2 mm. (2)The polarization analyzer is equipped with a crystal container, and the crystal surface is cooled below 195K. The polarization analysis of the sample surface is carried out. The surface of the sample is made by grinding method, and the reflected light is detected clearly. The sample is made by grinding method, and the complete specular reflection is realized. The accuracy of polarization analysis is ensured. (3)The angle of incidence of light on the surface of the crystal is determined precisely with an accuracy of 0.01 degrees. A method for precise measurement of the pseudo-liquid layer on the surface of the glass at low temperatures has been established. (4)The thickness and refractive index of the quasi-liquid layer are different from each other, and the polarization of the single layer is different from each other. (5)Crystal surface HCI emission, polarization, and clear transformation The structure of the crystal surface is changed. (6)The molecular structure of the water/gas interface was successfully investigated by the researchers. The analysis of interface structure of quasi-liquid layer is very useful. (7)In this study, the precise analysis method of the surface structure in the low temperature environment was established, and the direct evidence of the surface melting was obtained.

项目成果

氷結晶表面の高分解光学その場観察

冰晶表面的高分辨率光学原位观察

• 发表时间: 2009
• 作者: 佐崎元、Salvador Zepeda;古川義純
• 通讯作者: 古川義純

氷の表面構造を見る〜光学測定の応用〜

观察冰的表面结构～光学测量的应用～

• 发表时间: 2008
• 作者: Koji Fukao;Daisuke Tahara;古川義純
• 通讯作者: 古川義純

Effects of additives on ice crystal growth in supercooled water

添加剂对过冷水中冰晶生长的影响

• 发表时间: 2008
• 期刊: Recent Development of Chemistry and Photoch emistry in Ice (ISBN=978-81-7895-331-1), Ed Norimichi Takenaka, (Transworld Research Network, India)
• 作者: 齊藤隆志;山本卓;門脇和男;池沢道男,佐久間芳樹,渡邉真人,舛本泰章;Yoshinori Furukawa and Kazushige Nagashima
• 通讯作者: Yoshinori Furukawa and Kazushige Nagashima