反応性熱流動による表面反応処理過程のナノスケール現象の解明

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本年度は,反応性熱流動による表面反応処理過程のナノスケール現象の解明のために,実験的アプローチとして局所発光計測実験および分光実験を行った.次に,表面近傍の熱流動解析および表面反応解析のために,表面近傍のナノ構造が熱流動および反応に及ぼす影響を解析する分子動力学プログラムを新たに作成して,数値解析を行った.1.反応性熱流動からの局所発光計測実験および分光実験100マイクロメートルから20マイクロメートルの内径をもつステンレス管,ニードルバルブと光学立体顕微鏡,電気ヒータを用いて,界面近傍の局所から反応領域からの化学発光を計測するシステムを構築した.100マイクロメートルの微小反応および界面での化学発光種の失活の様子を分光計測することができた.しかし,計測領域のさらなる微小化が今後の課題である.2.表面近傍熱流動反応解析プログラムの作成表面に付着する分子1個から数十ナノメートルの構造物がある場合の表面近傍反応性熱流動解析分子動力学プログラムを作成して,エネルギ伝達および反応確率変化を数値解析した.その結果,サブナノメートルおよびナノメートルの特性長さを持つ構造物が界面エネルギ伝達を上昇させるメカニズムについて,知見を得た.さらに,界面近傍でのナノスケールの構造物が,表面反応におよぼす影響について解析を行った.これらの界面近傍ナノスケールの熱流動と界面との干渉に関する解析成果は,反応性およびエネルギ伝達特性に分けて,論文として公表した.