Optical analysis of single aerosol liquid droplet properties using laser trapping-microspectroscopy

使用激光捕获显微光谱法对单个气溶胶液滴特性进行光学分析

• 批准号: 22K05166
• 负责人: 三浦 篤志
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05166/
• 关键词: 光ピンセット; エアロゾル液滴; レーザー捕捉; 顕微分光; 単一液滴; 単一エアロゾル液滴; 液滴物性分析; 物性制御

一般的に液体物性はサイズに依存せずどのようなスケールの液体でも基本的に同じであるとみなされているが，我々は最近，微小な液滴であるエアロゾル液滴がバルクの液体とは全く異なる物性を示すことを強く示唆する結果を得た。これらの結果に基づき我々は，「空気中に浮遊しなにものにも接触していない液体」において「数~十数マイクロメートルまで微小化した液体では液滴粒径に依存して物性が変化」し，「この現象は液体の種類に依らずあらゆる液体で観測され得る」との仮説をたて本研究を進めている。本年度はレーザー捕捉した単一エアロゾル水滴粘度の液滴サイズ依存性の解明をめざし，以下の検討を行った。水滴中にローダミンB(RhB)を溶解させた母液をネブライザーでエアロゾル化し，温度および湿度を制御可能なカスタムメイド測定チャンバー中に導入し，単一水滴を安定にレーザー捕捉した。液滴中のRhBの蛍光の気液界面での全反射により生じるwhispering - gallery mode共鳴スペクトルから水滴サイズをnmの精度で決定するとともに，水滴中のRhBの時間分解蛍光測定を行い蛍光寿命および蛍光異方性から求められる回転緩和時間の測定に基づき水滴粘度を算出した。その結果，バルクの水の粘度（~1.00）に対し，半径4.3 マイクロメートル以下の単一水滴はバルクの水（~1.00 cP）に比べ高い粘度を示した。加えて，水滴サイズの減少と共に液体粘度が上昇すること，および，水滴粘度は液滴半径の逆数に比例することを明らかにした。今回見いだした液滴粘度のサイズ依存性は，水滴/空気界面に発生するラプラス圧および水滴表面層における水の構造の特異性に依るものと考察された。これらの結果をフルペーパーとしてまとめ，現在投稿中である。

The physical properties of general liquids depend on the basic properties of liquids. Recently, the physical properties of small droplets depend on the physical properties of liquids. The results of this study are as follows: "The number of particles in the air depends on the particle size of the liquid, and the physical properties of the liquid depend on the type of liquid." This year, the following topics were discussed: Water droplets in the solution of RhB (RhB) are dissolved in the mother liquor, and the temperature and humidity are controlled. The determination of the accuracy of the total reflection of RhB in droplets at the gas-liquid interface by whispering-gallery mode resonance is carried out in order to determine the fluorescence lifetime and fluorescence anisotropy of RhB in droplets. As a result, the viscosity of water (~1.00) is higher than that of water (~1.00 cP) for water droplets with radius of 4.3 cP or less. The increase in the viscosity of water droplets reduces the viscosity of the droplets and increases the inverse of the droplet radius. In this paper, the dependence of droplet viscosity on the development of droplet/air interface and the specificity of water structure in droplet surface layer are investigated. The result of this is that we are now posting.

项目成果

Forming Fe nanocrystals by reduction of ferritin nanocores for metal nanocrystal memory

• DOI: 10.1063/5.0092210
• 发表时间: 2022-05
• 期刊: AIP Advances
• 影响因子: 1.6
• 作者: T. Matsumura;A. Miura;Takio Hikono;Y. Uraoka