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メゾスコピック極限反応場としての単泡性超音波発光(SBSL)の研究

单气泡超声发光（SBSL）作为介观极端反应场的研究

基本信息

批准号：
12874066
负责人：
中林誠一郎
金额：
$ 0.38万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

SBSLは500mLの球対称な超純水の中で、最大半径1μmの気泡を超音波の定在波中に捕獲し、高速に気泡の膨張収縮をおこなわせることにより発生する。超音波のエネルギーが極めて微少な領域に集中するため、(1)励振周波数に同期したピコ秒発光が観測され、(2)気泡の最大温度は6万度にも達する。この現象は、数年前にアメリカで発見され、その発見の歴史的経緯から超音波物性など主に物理・流体力学の分野で研究が発展している。申請者は、化学の立場からこの問題に取り組み、すでに、塩(KClなど)を添加すると発光強度が増加することをつきとめた。これは、気泡の圧縮の際、気泡周囲の電気2重層を圧縮する静電仕事が無視できない程度に関与することを示す結果である。化学的な立場から見ると、SBSLはメゾスコピックな極限反応場である。ところが、この様な極めて微少な反応場を計測する手法は分析化学・物理化学の分野でいまだ確立されていない。大きなマトリクスの中に内包された微少領域での「生成物の分析」や「反応の時間分解追跡」は単一細胞やベシクルなどを対象にした分析化学に広範な応用を持つことは疑いがない。そこで、本申請ではSBSLを念頭に置いて、微少領域からの微弱、高速な発光を時間分解・エネルギー分解して測定できる計測技術を確立した。SBSLの発光機構に関しては、発光のスペクトルや、その時間変化から断熱圧縮による高温の発生が基本的な発光機構であると考えられた。温度変化を見積もるためには、断熱圧縮以外に水と気泡とのあいだのガスの交換に関わるエンタルピー変化が重要である。このモデルに従うと、スペクトルに見合う温度上昇を作り出すためには、ガスの比熱に関する要求から、気泡内には単原子分子(Ar)が蓄積されていなければならない。申請者らは、前項で示した塩効果から電気2重層の膨張収縮に関する静電仕事を新たに付け加え、現在、ガスの比熱に対する要求を再検証した。

SBSL is a 500mL spherical medium with ultra-pure water, a bubble with a maximum radius of 1μm, and an ultrasonic wave that is captured in a fixed wave, and a high-speed bubble that expands and contracts. The ultrasonic wave is concentrated in a very small area,(1) the excitation cycle is synchronized, and (2) the maximum temperature of the bubble is 60,000 degrees. This phenomenon was discovered a few years ago, and the development of ultrasonic physical properties, physics and fluid mechanics has been carried out. The applicant's position on this issue is to select a group, a group, a group (KCl), a group, a The pressure of the gas bubble, the voltage of the gas bubble, the voltage of the 2 layers, the electrostatic phenomenon, the degree of concern, and the results. The chemical position is different, SBSL is different. The method of measuring the reflection field is established by the division of analytical chemistry and physical chemistry. The analysis of products and the time decomposition trace of reactions in the field of analytical chemistry are carried out in a single cell. This application establishes a measurement technique for the detection of SBSL in a small area with weak and high-speed light emission and time decomposition. SBSL's light emitting mechanism is related to light emission, light emission, time change, heat reduction, high temperature generation and basic light emitting mechanism. The temperature change is very important. The temperature rise of the gas bubbles is due to the accumulation of single atomic molecules (Ar) in the gas bubbles. The applicant shall re-examine the requirements of the preceding paragraph concerning the expansion and contraction of the electrical 2 layers and the new requirements concerning the increase, present and specific heat of the electrical 2 layers.