液体のように振舞うナノ粒子:宇宙ダスト類似物の生成過程を観る“その場"観察実験

表现得像液体的纳米颗粒：“原位”观测实验观察太空尘埃类似物的形成过程

• 批准号: 22684024
• 负责人: 木村 勇気
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22684024/
• 关键词: 均質核生成; 宇宙ダスト; 結晶成長; 干渉法; その場観察; 均質核形成

惑星系の形成過程に伴う物質進化過程の解明という地球惑星科学の第一級の課題に対して、宇宙固体微粒子(宇宙ダスト)の形成や結晶化過程を実験的に解明する。宇宙ダストは容器の無い宇宙空間で生成する為に、大きな過冷却度がついた後に生成することが容易に想像できる。特に、気相からの凝縮実験(煙の実験)において非接触で生成するナノ粒子の成長過程を干渉計を用いてその場観察することで、気相中でのナノ粒子生成時の核形成温度(過冷却度)や成長速度などを定量化することが目的である。ここで、ナノ粒子の"液体のような"非常に早い拡散現象が鍵になると考えている。物質科学と地球惑星科学分野との境界領域に新たな研究分野を形成する研究課題になる。初年度に組んだ、2波長マッハツェンダー干渉計を用いて、核形成温度と濃度を同時に測定することに成功した。また、凝縮温度と生成粒子のサイズを同時に説明可能なナノ粒子の"実効的な"表面張力と吸着係数を、核生成理論を用いることで同時に決定できることが明らかになり、当初の想定以上の成果を挙げられた。例えば、マンガンに関しては、表面エネルギーはナノ粒子であっても、バルクと同程度の値で、吸着係数は約0.4であった。さらに、ナノ粒子の融点降下や拡散速度の特異現象により液滴状融合成長が頻繁に起こることで核の数を減らす現象を定量的に示した。これにより、実際に宇宙ダストが生成する温度、そのサイズ、数密度などを核生成理論から予測可能になると期待される。

The formation process of the mysterious galaxy and the evolution process of matter are explained. The universe is a container that has no space. The space is generated and the space is supercooled. The supercooling degree is supercooled and the space is easily generated. It is easy to imagine. Special に、気phase からのcondensation実験( Smoke の実験) において Non-contact でGeneration するナノThe growth process of particles を Dry 渉 meter を Use いてそのfield observation The nucleation temperature (supercooling degree) and growth rate when the でのナノ particles are generated in the することで, することが purpose することが quantified. "Liquid particle" is a very early phenomenon of "liquid dispersion". The physical science and earth planet science divisions and the realm field are new research divisions and the research topics are formed. In the first year of the year, the group test, the 2-wavelength wavelength measurement instrument, and the simultaneous measurement of nucleation temperature and concentration were successful.また, condensation temperature and generated particle のサイズをAt the same time, it is possible to explain the なナノ particles' の"実effect" な" surface tension and sorption coefficient を, The theory of nucleogenesis is used to determine the results of the above-mentioned results at the same time. Example: えば, マンガンに关しては, surface エネルギーはナノparticle であThe っても、バルクとの値で, the adsorption coefficient is about 0.4であった. The specific phenomenon of the melting point of さらに and ナノ particles is lowered and the speed of dispersion is reduced. The phenomenon of fusion and growth of droplets is frequent and the number of nuclei is reduced. This phenomenon is quantitatively shown.これにより, 実记にCosmos ダストがGeneration するTemperature, そのサイズ, Number density などをNucleogenesis theory から Prediction possible になるとLooking forward される.

项目成果

THE FORMATION OF GRAPHITE WHISKERS IN THE PRIMITIVE SOLAR NEBULA

• DOI: 10.1088/2041-8205/710/1/l98
• 发表时间: 2010-02
• 期刊: The Astrophysical Journal Letters
• 作者: J. Nuth;Y. Kimura;C. Lucas;F. Ferguson;N. Johnson

In-situ observation by interferometer during condensation of smoke particles

利用干涉仪对烟雾颗粒凝结过程进行原位观察

• 发表时间: 2010
• 作者: Yuki Kimura;Katsuo Tsukamoto;Takao Maki
• 通讯作者: Takao Maki

Condensation Takes Place in Far from Equilibrium Condition

凝结发生在远离平衡的条件下

• 发表时间: 2010
• 作者: Y. Kimura;K. Tsukamoto;T. Maki
• 通讯作者: T. Maki

Double Wavelength Interferometry for Direct Observation of Homogeneous Nucleation in Vapor Phase

双波长干涉法直接观察气相均匀成核

• 发表时间: 2011
• 作者: Y.Kimura;Y.Inatomi;H.Miura;T.Maki;K.Tsukamoto
• 通讯作者: K.Tsukamoto

Laboratory annealing experiments of refractory silicate grain analogs using differential scanning calorimetry

使用差示扫描量热法进行耐火硅酸盐颗粒类似物的实验室退火实验

• 发表时间: 2011
• 期刊: Meteoritics & Planetary Science
• 影响因子: 2.2
• 作者: Y. Kimura;J. A. Nuth III;K. Tsukamoto;C. Kaito
• 通讯作者: C. Kaito