クライオプラズマによる極低温環境に特有な赤色物質の生成(Ⅰ)：プラズマ宇宙物質科学への展開

摘要

低温プラズマは非平衡性ゆえに低温を維持しながら反応場への反応活性種の供給を可能とする。我々は、プラズマのパルス化（~ns）および微小化（代表長さ< 1mm）によりガスの熱化を抑制することで、ガス温度を室温以下の数Kに至る幅広い極低温領域に制御可能なクライオプラズマを開発し、極低温における活性種の長寿命化や高反応性の付与を実現してきた。極低温環境では普遍的な凝縮相として氷が存在し、特異的な表面反応が進行することが知られており、プラズマ由来の反応活性種を氷表面に付与することでさらなる特異的界面反応場の形成やプロセス展開が期待できる。特に、極低温宇宙環境に存在する天体はその表面が氷で覆われていると同時に多種の高エネルギー粒子に曝されており、言わばプラズマと共存した状態で存在している。例えば、太陽系の惑星は太陽から離れるにつれて40 Kに至る幅広い極低温領域に温度分布を持つ。クライオプラズマを氷と共存させることで、極低温で温度を制御しながら多種の励起種や反応経路を包括した反応系の生成が可能となり、極低温環境におけるプラズマ宇宙物質科学のさらなる展開が期待できる。本発表では、極低温宇宙環境において氷天体表面で進行する物質生成過程を模索すべく、氷へのクライオプラズマ照射実験を行った。