多機能革新プラズマ技術研究推進体

研究推進体名
多機能革新プラズマ技術研究推進体
Versatile Innovative Plasma Science (VIPs)
研究課題
Ⅹ
その他基礎的研究又は
萌芽的研究の推進
４．機能性材料の開発
プラズマ技術と他の技術の統合、例えば環境・エネルギー技術との統合・一体化、プラズマ
カーボンナノチューブ・ナノウォール、ナノ粒子などナノ材料の合成、ダイヤモンド状炭素（DLC）膜の形成、表面改質など、機
技術とMEMS技術の融合、プラズマの集合体としての新たな機能発現などに関わるプラ
能性材料の研究開発を行っています。
ズマ生成とプロセスの研究・開発を目指します。
５．新しい反応場の創成、医療・バイオテクノロジー、光源、その他
マイクロプラズマ、マイクロリアクターによる非平衡反応場の利用、液体電極プラズマ、プラズマによる殺菌・滅菌、次世代リソ
グラフィー用光源、核融合中性子／陽子源の研究とその応用、プラズマ素過程の計測・解析・モデリングなど、基礎からシステ
推進体概要
ムまで研究を行っています。
物質の第４の状態とされるプラズマは、主に放電現象を利用して系にエネルギーを注入し形成
されています。直流、交流、高周波、マイクロ波、パルス等の新しい電源の開発によって、古くから
利用されてきた真空領域だけではなく、大気圧を含む高気圧領域や超臨界流体および溶液中に
おいても安定なプラズマの生成が可能になってきました。
このようにして生成されるプラズマは、
反応温度が数万度に達する熱プラズマから常温に近い低温プラズマまで多岐にわたります。
研究代表者
大学院理工学研究科
機械物理工学専攻
教授　野崎　智洋
Tel:03-5734-2681
Fax:03-5734-2681
e-mail:[email protected]
構成員
研究分担者
大学院総合理工学研究科創造エネルギー専攻
教授　堀田　栄喜
大学院理工学研究科電気電子工学専攻
教授　安岡　康一
大学院総合理工学研究科創造エネルギー専攻
プラズマの中には電子や正負イオンなどの荷電粒子だけではなく、反応活性が高いラジカル、
振動励起された分子などが含まれています。物質の多様性だけでなく、電磁波、光（光量子）、
他の技術を融合すること
ラズマ技術を基盤として
異分野融合研究を推進す
ることで、真に役立つプラ
大学院総合理工学研究科創造エネルギー専攻
ズマプロセス・システムを
原子炉工学研究所
准教授　赤塚　洋
大学院理工学研究科化学工学専攻
構築するとともに、これら
のプラズマを利用できる
准教授　森　伸介
新しい分野を開拓し情報
大学院総合理工学研究科創造エネルギー専攻
発信しています。
准教授　長谷川　純
原子炉工学研究所
准教授　飯尾　俊二
原子炉工学研究所
准教授　筒井　広明
大学院総合理工学研究科創造エネルギー専攻
講師　河村　徹
大学院理工学研究科電気電子工学専攻
講師　竹内　希
大学院総合理工学研究科創造エネルギー専攻
助教　渡邊　正人
原子炉工学研究所
助教　近藤　康太郎
研究協力者
九州大学工学研究院　化学工学部門
教授　渡辺　隆行
技術部半導体MEMSプロセス技術センター
センター長　松谷　晃宏
磁気ノズル超音速アークジェット
高周波アルゴンプラズマ流
で、様々な技術革新を生
教授　大竹　尚登
准教授　沖野　晃俊
マイクロ波プラズマ
す。これらのプラズマを様々な分野で応用展開することによって、あるいは要求に応じたプラズ
マを生成することによって、プラズマが本来有する多機能性が発揮されます。プラズマ技術と
す。本研究推進体では、プ
大学院理工学研究科機械物理工学専攻
リニア型プラズマ源
現できます。これがプラズマの最大の魅力であり、半導体・環境・エネルギー・新素材開発・ナノテ
クノロジー・光源・医療など様々な分野で最先端科学を支援する基盤技術として重用されていま
み出すことが可能となりま
教授　関口　秀俊
EUV光源Liプラズマ
る舞いを解明しコントロールすることで、プラズマでしかできない材料開発、デバイス設計を実
大学院総合理工学研究科創造エネルギー専攻
大学院理工学研究科化学工学専攻
ナノカーボン材料合成
ズマの特徴の一つです。このため現象は大変複雑ですが、原子・分子スケールでプラズマの振
教授　堀岡　一彦
教授　奥野　喜裕
核融合中性子／陽子源
電界、熱など、様々な形態のエネルギーを複合的に介在させ、反応制御に利用できるのもプラ
研究内容の紹介
本研究推進体の研究内容は多岐に渡っているため、全てを紹介することはできませんが、主
なものは以下のとおりです。詳細は各メンバーのホームページを参照して下さい
（http://www.mech.titech.ac.jp/̃tse/）
。
１．大気圧プラズマの発生とその応用
大気圧プラズマの特徴は、大気圧気体、液体、生体、紛体など、プラズマを形成する媒体を
選ばない高いフレキシビリティーにあります。このような特徴を生かし、誘電体バリア放電、
マイクロ波プラズマ、水中気泡内プラズマ、RF 誘導結合プラズマ、高繰り返しナノパルス放
電などの反応性プラズマを、
要求に応じた環境で形成する技術を有しています。応用研究には、
以下に記載する環境問題への対応をはじめ、多くの研究内容が含まれています。
２．環境問題への対応
高周波熱プラズマによる温暖化ガスの分解、含ハロゲン化合物や揮発性有機化合物の分解、
水中有機フッ素化合物分解、廃棄物処理やレアメタルの分離などが研究されています。
３．次世代エネルギーシステムの開発
MHD 発電や新しいエンジン点火系の開発による二酸化炭素排出量の削減に関連した研究、
活動計画
本学には多岐の領域にわたるプラズマ研究者が多数在籍しています。まずは、本研究推進体のメンバーの研究領域について、
相互の関係を本研究推進体が主催あるいは共催する発表会等を通じて整理し、併せて学外への情報発信およびニーズの発掘、
さらには新たな研究分野の創出を目的とした活動を行います。また、本研究推進体のメンバーが中心となって、講演会や教育プ
ログラムの作成を行い、将来を担う研究者および技術者の育成を行います。活動の一環として、2013 年 2 月に、プラズマの
産業応用研究を行っている韓国 Cheorwon Plasma Research Institute と部局間交流協定を締結しました。ホームページ
（http://www.mech.titech.ac.jp/̃tse/）において、推進メンバーの研究分野紹介など、情報公開および活動報告を発信し
ています。
実績
発表論文　●N. Takeuchi, Y. Kitagawa, A. Kosugi, K. Tachibana, H. Obo and K. Yasuoka: Plasma-Liquid Interfacial Reaction in Decomposition of
Perﬂuoro Surfactants, J. Phys. D: Appl. Phys., 47 (2014) 045203. ●Y Ding, R Gresback, Q Liu, S Zhou, X D Pi, T Nozaki: Development of Eﬃcient
Silicon Nanocrystal and Conjugated Polymer Hybrid Solar Cells, Nano Energy, 9 (2014) 25-31. ●T. Nozaki and K. Okazaki: Non-thermal plasma
catalysis of methane: principles, energy eﬃciency, and applications, Catalysis Today, 211 (2013) 29-38. ●R Gresback, N Kramer, Y Ding, T Chen,
U Kortshagen, T Nozaki: Controlled Doping of Silicon Nanocrystals Investigated by Solution-Processed Field Eﬀect Transistors, ACS Nano, 8(6)
(2014) 5650-5656. ●H. Obo, N. Takeuchi and K. Yasuoka: Decomposition of Perﬂuorooctanoic Acid in Water using Multiple Plasma Generation,
IEEE Trans. Plasma Sci., 41(12) (2013) 3634-3639. ●安岡康一：水中気泡内プラズマを使った有機フッ素化合物PFOA/PFOSの完全分解（解説）,コンバーテック,
No.479 (2013) 58-61. ●T. Sasaki, T. Takahashi, Y. Amano, Y. Miki, T. Kikuchi, N. Harada, K. Horioka: A Semiempirical Evaluation of the Thermal
Conductivity in Ablated Dense Tungsten Plasma, IEEE Trans. Plasma Sci., 40(12) (2013) 3455-3457. ●K. Takahashi, S. Ikeda, F. Isono, K.
Takayama, J. Hasegawa, M. Nakajima, K. Horioka: Plasma Transport in Periodic Magnetic Field by Permanent Ring Magnets, Plasma Fus. Res., 8
(2013) 1206005. ●K. Takahashi, M. Nakajima, J. Hasegawa, K. Horioka: Cluster characterization in supersonic nozzles using semi-empirical
modeling of non-equilibrium condensation ﬂow, J. Appl. Phys., 113 (2013) 024502. ●S. Tsuno, T. Nakahagi, R. Yamashiro, A. Nezu, H. Matsuura
and H. Akatsuka: Numerical study on acceleration and deceleration mechanism of weakly ionized plasma ﬂowing supersonically through open
ﬁeld line, IEEE Trans. Plasma Sci., 42(12) (2014) 3732-3741. ●H. Tan, A. Nezu, H. Matsuura and H. Akatsuka: The spectroscopic determination of
vibrational and rotational temperatures of NO molecules in N2-O2 Mixture Microwave Discharge, Jpn. J. Appl. Phys., 54(1S) (2015) 01AB06(6pp).
●B. Huang, T. Tomizuka, B. Xie, Y. Sakai, Q. Zhu, I. Song, A. Okino, F. Xiao, M. Watanabe and E. Hotta: Simulation and mitigation of the
magneto-Rayleigh-Taylor instabilities in Z-pinch gas discharge extreme ultraviolet plasma radiation sources, Phys. Plasmas, 20 (2013) 112113. ●
J. Li, N. Sakai, M. Watanabe, E. Hotta and M. Wachi: Study on Plasma Agent Eﬀect of a Direct-Current Atmospheric Pressure Oxygen-Plasma Jet
on Inactivation of E.coli Using Bacterial Mutants, IEEE Trans. Plasma Sci., 41(4) (2013) 935-941. ●渡邊正人，
堀田栄喜，
田上公俊，
牛丸浩二，
窪山達也，
森吉
泰生：繰り返しナノパルス放電プラズマ中のラジカル計測と点火特性（特集解説）,プラズマ・核融合学会誌, 89(4) (2013) 229-233. ●Y. Sakai, J. Rosenzweig, H.
Kumai, Y. Nakanishi, Y. Ishizuka, S. Takahashi, T. Komatsu, Y. Xiao, B. Huang, Q. Zhu, Y. Hayashi, I. Song, T. Kawamura, M. Watanabe and E. Hotta:
Observation of emission process in hydrogen-like nitrogen Z-pinch discharge with time integrated soft X-ray spectrum pinhole image, Phys.
Plasmas, 20 (2013) 023108 ●T. Ozawa, S. Yamamura, N. Tatsumura, K. Horioka, and T. Kawamura: Lasing of extreme ultraviolet light with
nitrogen plasma in a recombining phase - Roles of doubly excited states", Physics of Plasmas, 19 (2012) 063302. ●N. Tatsumura, S. Yamamura,
T. Ozawa, K. Horioka, and T. Kawamura: Eﬀects of unresolved satellite lines on lasing of extreme ultraviolet light with nitrogen plasma in a
recombining phase, Physics of Plasmas, 20 (2013) 083304, Erratum, 20 (2013) 099902.
取得した特許　●「プラズマから極端紫外光を発生する光源」特許第5114711号 ●「表面処理装置」特許第4608511号 ●「保護膜」特許第4117388号 ●「低レベル放射性
イオン交換樹脂の廃棄処理方法」特許第4403240号
受賞　●東京工業大学工系創成的研究賞 (2013) ●日本学術振興会第153委員会プラズマ材料科学賞（奨励部門）(2012) ●日本分析化学会第60年会ポスター賞 (2011)
●ICAS 2011 JAAS Poster Presentation Award (2011) ●European Winter Conference on Plasma Spectrochemistry Poster Award (2011)
ラジカルインジェクションによる燃料改質・水素生成、低温で化学反応を生起する環境調和
20
型反応プロセスの開発、次世代太陽電池の開発などを行っています。
21

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