化学反応の二液相界面とダイナミックモード選択

本研究計画では、ケミカルウエーブを従来見出されてきた系以上に多くの新たな系でこのケミカルウエーブ現象を実験室的に研究し、ソリトンモード、カオティックモード、旋回モード、静止モードなどが出現する条件を表した状態図を微小重力実験を加味して作成する。さらに化学反応による界面ダイナミックスモード発生の機構を解明することを目的とした。具体的には同軸二重円筒の隙間に配置されたニトロベンゼン溶液(下側重い液体)と水溶液(上側軽い液体)の間に塩素イオンと沃素イオンの交換反応が起こっている。この反応の発生とともに速やかに三角進行波が自励的に発生する。従来報告されてきた組み合わせに加えて新たな二液相の組み合わせの探索を実施し、従来以上の広い範囲でケミカルウエーブを発見する新たな系の状態図を作成した。北海道上砂川の落下塔を利用して、このような反応によるケミカルウエーブを微小重カ下で観察する実験機会をえて、その結果重力条件下から微小重カ条件にすることにより、波動発生の無い状態から三角進行波の発生や三角進行波の状態から半円柱の旋回運動へのモードセレクションの変化が発生するきわめて興味深い現象を世界ではじめて見いだした。このように、本研究により、界面波動における容器とのぬれ性、有機溶液の誘電率、重力など従来見逃されていた要因が重要な役割を果していることを明らかにし、更に、新たな反応系を発見した。

本研究計画では、ケミカルウエーブを従来見出されてきた系以上に多くの新たな系でこのケミカルウエーブ現象を実験室的に研究し、ソリトンモード、カオティックモード、旋回モード、静止モードなどが出現する条件を表した状態図を微小重力実験を加味して作成する。さらに化学反応による界面ダイナミックスモード発生の機構を解明することを目的とした。具体的には同軸二重円筒の隙間に配置されたニトロベンゼン溶液(下側重い液体)と水溶液(上側軽い液体)の間に塩素イオンと沃素イオンの交換反応が起こっている。この反応の発生とともに速やかに三角進行波が自励的に発生する。従来報告されてきた組み合わせに加えて新たな二液相の組み合わせの探索を実施し、従来以上の広い範囲でケミカルウエーブを発見する新たな系の状態図を作成した。北海道上砂川の落下塔を利用して、このような反応によるケミカルウエーブを微小重カ下で観察する実験機会をえて、その結果重力条件下から微小重カ条件にすることにより、波動発生の無い状態から三角進行波の発生や三角進行波の状態から半円柱の旋回運動へのモードセレクションの変化が発生するきわめて興味深い現象を世界ではじめて見いだした。このように、本研究により、界面波動における容器とのぬれ性、有機溶液の誘電率、重力など従来見逃されていた要因が重要な役割を果していることを明らかにし、更に、新たな反応系を発見した。