高クヌッセン数流れにおける非平衡現象の分子スケール解析

高努森数流动中非平衡现象的分子尺度分析

• 批准号: 18760123
• 负责人: 森 英男
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760123/
• 关键词: 高クヌッセン数流れ; REMPI; 面・分子干渉; 感圧塗料; 分子センサー; 分子線; Langmuir-Blodgett膜; マイクロ・ナノデバイス; 分子数密度流束

低密度領域やマイクロ・ナノデバイス中の流れ場に代表される高クヌッセン数流れでは,連続体である流体としてのマクロな特性よりもむしろ原子・分子オーダーの影響が非常に強く現れ,その結果マクロ領域では現れない特異な物理現象が発現する.そのため,このような高クヌッセン数流れを総合的に理解するためには,流れ場の原子・分子オーダーでの理解と固体表面近傍における原子・分子の挙動を理解する必要がある.本研究では,分子センサーによる計測や分子運動に基づく理論解析により,高クヌッセン数流れの解析を行った.高クヌッセン数流れにおける気体分子と固体表面の相互作用を調査するためのプローブとして用いられる分子線の詳細な特性を明らかにするため,気体分子の光共鳴励起を応用した分光学的手法であるREMPI法を用いて,昨年度までに構築した面・分子干渉実験装置より発生する窒素分子線の回転温度および回転エネルギー分布の計測を行い,分子線の形成過程における温度非平衡現象を実験的に解析した.また,分子センサー技術を応用した固体表面の圧力計測法である感圧塗料(PSP)を低密度気体流やマイクロ・ナノ流れの解析に応用するため,ナノ分子膜(LB膜)の形成手法をPSPに応用した感圧分子膜を開発し,その特性調査を行った.発光分子として用いるメゾポルフィリン錯体の中心金属により圧力感度が大きく変化することを示し,それぞれの発光分子に対して圧力計測に最適な圧力範囲条件を明らかにするとともに,感圧分子膜の温度感度や表面粗さなど,マイクロ・ナノデバイス中の圧力計測に影響を及ぼす性質についても調査した.さらに,μmオーダーの径を持つ平行流路やコニカルノズル内部の圧力計測に感圧分子膜を適用し,本計測手法の圧力計測精度や空間分解能を明らかにすることで,本手法の有用性を示した.

Low density areas や マ イ ク ロ · ナ ノ デ バ イ ス に れ の flow field in representative さ れ る high ク ヌ ッ セ ン number flow れ で は, even 続 body で あ る fluid と し て の マ ク ロ な features よ り も む し ろ atoms, molecules オ ー ダ ー の influence が very strong に く れ now, そ の results マ ク ロ field で は now れ な い な physical phenomena が 発 now す る. そ の た め, こ の High よ う な ク ヌ ッ セ ン number flow れ を 総 に understanding of す る た め に は, れ field の atoms, molecules オ ー ダ ー で の understand と solid surface near alongside に お け る atoms, molecules の 挙 dynamic を understand す る necessary が あ る. This study で は, molecular セ ン サ ー に よ る measuring や molecule movement に づ く theory analytical に よ り, high ク ヌ ッ セ ン number flow れ の parsing line を っ た. High ク ヌ ッ セ ン number flow れ に お け る 気 body molecular interaction between solid surfaces と の を survey す る た め の プ ロ ー ブ と し て in い ら れ る molecular line の な detailed features を Ming ら か に す る た め, 気 body molecular の resonance excitation light up を 応 with し た spectroscopy technique で あ る を REMPI method with い て, yesterday's annual ま で に build し た dry surface, molecular involved be 験 outfit Buy よ り 発 raw す る smothering molecule wire の back planning temperature お よ び back planning エ ネ ル ギ の ー distribution measuring を い, molecular line formation の に お け を る temperature phenomenon be 験 に resolution し た. ま た, molecular セ ン サ ー technology を 応 with し た solid surface の pressure measuring method で あ る feeling 圧 paint (PSP) を low density 気 flow や マ イ ク ロ · ナ れ ノ flow の parsing に 応 with す る た め, ナ ノ molecular membrane (LB films) の form gimmick を PSP に 応 with し た blossom 圧 molecular membrane を 発 し, そ の feature line survey を っ た. 発 light molecular と し て in い る メ ゾ ポ ル フ ィ リ ン misprinted の center metal に よ り pressure sensitivity が big き く variations change す る こ と を し, そ れ ぞ れ の 発 light molecular に し seaborne て pressure measuring に optimum な condition of pressure fan 囲 を Ming ら か に す る と と も に, feeling 圧 molecular membrane の temperature sensitivity や surface coarse さ な ど, マ イ ク ロ · ナ ノ デ バ イ ス の in pressure measuring に influence を and ぼ す nature に つ い て も survey し た. さ ら に, mu m オ ー ダ ー の diameter を つ parallel flow や コ ニ カ ル ノ ズ ル の internal pressure measuring に feeling 圧 を applicable し molecular membrane, the measuring technique の pressure measuring accuracy や space decomposition can を Ming ら か に す る こ と で, this technique の usefulness を shown し た.

项目成果

Pressure sensitive paint suitable to high Knudsen number regime

• DOI: 10.1088/0957-0233/17/6/s02
• 发表时间: 2006-06
• 期刊: Measurement Science and Technology
• 影响因子: 2.4
• 作者: H. Mori;T. Niimi;M. Hirako;H. Uenishi

感圧分子膜の特性評価

压敏分子膜的表征

• 发表时间: 2007
• 作者: 松田佑;森英男;山口浩樹;坂崎良樹;内田徹;新美智秀
• 通讯作者: 新美智秀

Optical Diagnostic Methods for High Knudsen Number Flows

高努森数流量的光学诊断方法

• 发表时间: 2005
• 期刊: IFS-JAXA Joint Symposium on Advanced Fluid Information
• 作者: J.Sakurai;S.Hata;A.Shimokohbe;T.Niimi
• 通讯作者: T.Niimi

白金ポルフィリン錯体を用いた感圧分子膜の開発

使用铂卟啉络合物开发压敏分子膜

• 发表时间: 2008
• 期刊: 日本機械学会論文集B編 74-738
• 作者: 松田 佑;森 英男;山口 浩樹;坂崎 良樹;内田 徹;新美 智秀
• 通讯作者: 新美 智秀

感圧分子膜に適した色素分子の選定

适用于压敏分子膜的染料分子的选择

• 发表时间: 2008
• 作者: 内田 徹