時間分解計測法に基づくマイクロプラズマの局所物性探査

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プラズマと接する液体・固体などの高密度媒質界面のマイクロ領域の分子環境は未知であり、反応性に富むプラズマと、高密度媒質の界面といった不均一な場における相互作用は、新しい化学反応場や材料プロセシング場として興味深いだけなく、プラズマ界面化学といった新しい学問領域の開拓に繋がることが期待される。平成19年度はレーザー光の集光による気体・液体界面、液体固体界面におけるマイクロプラズマ発生と非線形ラマン分光法による計測・解析、高周波電源により発生したプラズマジェットを固体表面に照射しながら偏光変調反射赤外分光法による計測を行った。気/液界面・固/液界面でプラズマを発生させた場合、気/液界面・固/液界面の分子振動モードが特徴的な波数シフトを伴って観測される現象を見出した。これはこのような不均一場におかれた水分子がさらにプラズマ中の電子などの荷電粒子と相互作用した結果現れたものであり、置換基レベルでの環境変化を捉えたものである。置換基レベルでの状態変化を捕らえることに成功したので、置換基が組み変わる化学反応追跡への重要な一歩となる成果であるといえる。一方、高周波電源を用いたプラズマジェット照射による金板上の化学反応を追跡した結果、大気中の水蒸気とプラズマが金属表面で反応したと思われるプラズマ/金属界面における過渡種生成の分光に初めて成功した。プラズマ照射下で初めて生成することから、電荷の絡む特殊な水クラスターが生成したものと思われる。波数シフトの解析からクラスタリングの様子の詳細を考察した。