JP7110982B2 - 化学反応装置の製造方法 - Google Patents
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Description
化学反応に係る化学物質の振動モードと同一もしくはその近傍の振動数を持つ光学モードを形成する光電場閉じ込め構造と、
上記化学物質を含む上記化学反応に必要な流体を収納する空間を持つ化学反応容器構造と、が一体化した光電場閉じ込め化学反応容器構造を有し、
上記光学モードと上記振動モードとを振動結合させて化学反応を促進する。
基板上に鏡面を形成することで、鏡面/基板から構成される構造を作製し、
上記鏡面上に保護膜を形成することで、保護膜/鏡面/基板から構成される構造を作製し、
上記保護膜上に共振器長を規定するスペーサーを配置することで、スペーサー/保護膜/鏡面/基板から構成される構造を作製し、
上記スペーサー/保護膜/鏡面/基板から構成される構造上に、上記保護膜/鏡面/基板から構成される構造を重ね合わせることで、基板/鏡面/保護膜/スペーサー/保護膜/鏡面/基板から構成されるファブリ・ペロー共振器構造を作製し、
上記ファブリ・ペロー共振器構造を、導入口と、排出口と、上記ファブリ・ペロー共振器構造を格納するチャンバーと、を備える筐体に収めることで、上記化学反応装置を作製する。
化学反応に係る化学物質の振動モードと同一もしくはその近傍の振動数を持つ光学モードを形成する光電場閉じ込め構造と、
上記化学物質を含む上記化学反応に必要な流体を収納する空間を持つ化学反応容器構造と、が一体化した光電場閉じ込め化学反応容器構造を有し、
上記光学モードと上記振動モードを振動結合させ、上記化学反応の活性化エネルギーを低減することで、上記化学反応を促進する化学反応装置である。
基板上に鏡面を形成することで、鏡面/基板から構成される構造を作製する工程と、
上記鏡面上に保護膜を形成することで、保護膜/鏡面/基板から構成される構造を作製する工程と、
上記保護膜上に共振器長を規定するスペーサーを配置することで、スペーサー/保護膜/鏡面/基板から構成される構造を作製する工程と、
上記スペーサー/保護膜/鏡面/基板から構成される構造上に、上記保護膜/鏡面/基板から構成される構造を重ね合わせることで、基板/鏡面/保護膜/スペーサー/保護膜/鏡面/基板から構成される構造を作製する工程と、
からなることを特徴とする化学反応装置の製造方法である。
ガラス管内に酸可溶性ガラスを充填することで、酸可溶性ガラス充填ガラス管を作製する工程と、
上記酸可溶性ガラス充填ガラス管を加熱により管軸方向に引き伸ばすことで、細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管を作製する工程と、
上記細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管のいくつかを管軸が互いに平行になるように整列し、加熱により融着することで、細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体を作製する工程と、
上記細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体を加熱により管軸方向に引き伸ばし、必要に応じて、管軸と垂直方向に圧力を加えることで、細々線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体を作製する工程と、
上記細々線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体から上記酸可溶性ガラスを酸により溶解させることで、細々線化ガラス管集積体を作製する工程と、
上記細々線化ガラス管集積体を構成する、個々の細々線化ガラス管の管内に鏡面を形成し、必要に応じて、上記鏡面上に保護膜を形成することで、線形共振器集積体を作製する工程と、
上記線形共振器集合体を、導入口と、排出口と、上記線形共振器集合体を格納するチャンバーとを備える筐体に収めることで、化学反応装置を作製する工程と、
からなることを特徴とする化学反応装置の製造方法である。
本節では本発明の実施の形態を説明する。
本発明の実施の形態を以下の項目(1)~項目(3)に分けて、発明の原理から発明の具現化まで順次説明する。
(1)振動結合を利用する化学反応を定量化する工程
(2)振動結合に必要とされる要件を備えた構造を具現化する工程
(3)振動結合化学反応装置を具現化し、所望の化学物質を製造・処理する工程
[(1)振動結合を利用する化学反応を定量化する工程]
最初に、項目(1)に関し、振動結合という量子力学的現象と化学反応という物理化学的現象を巧みに融合すると、ほぼあらゆるタイプの化学反応を桁違いに促進できるという科学技術上の飛躍的進歩が得られること、振動結合による化学反応の促進を解析的・定量的に評価できることを、以下の項目(1)-A、項目(1)-B、項目(1)-Cに従って説明する。
(1)-A:光と物質の相互作用
(1)-B:一般の化学反応を方程式で記述する方法
(1)-C:振動結合下にある反応速度定数を定量的に記述する方程式の導出方法
[(1)-A:光と物質の相互作用]
項目(1)-Aに関し、光と物質の相互作用について説明する、局所的な光電場が存在できる構造―例えば、共振器や表面プラズモン・ポラリトン構造―に物質が置かれると、図1(A)で示すように、光と物質はエネルギー・運動量に関して新たな分散関係を持つようになる。このことはすべての物質に当てはまり、気相、液相、固相の相に依らない。この新たな分散は、光の分散(右肩上がりの直線)および物質の分散(水平な直線)とアンチ・クロッシングした上枝(P+)と下枝(P-)から成る曲線を成す。つまり、光電場が局所的な空間に物質と共に閉じ込められると、光と物質は混ざり合い、上枝と下枝の状態間をラビ角振動数ΩRで行き来する。この状態は光-物質混成体と呼ばれ、巨視的コヒーレント(可干渉性の)状態である。図1(A)に示すように、光-物質混成体は、物質の分散に近いと「物質的」、光の分散に近いと「光的」、両分散の交点では物質と光が丁度半分ずつ、つまり、エネルギー・運動量の分散関係に応じて任意の割合で混合する。上枝状態と下枝状態のエネルギー差は、ラビ(Rabi)分裂エネルギー
項目(1)-Bに関し、一般の化学反応について説明する。化学反応とは、端的に言えば、化学結合の切断と生成である。例えば、A、B、Cを原子とし、分子ABが切断され、新たに分子BCが生成される化学反応は、次の(式6)で示される。
この(式6)を分子運動として模式的に示したのが図2(A)であり、分子ABおよび分子BCの振動ポテンシャルU(r)の重なりである反応ポテンシャルとして描写したのが図2(B)である。図2を詳細に説明すると、原子Aと原子Bはある化学結合を介して結合し分子ABを形成し、分子ABは原子間距離rが平衡核間距離re近辺において分子振動を行っている。この系の正反応の活性化エネルギーEa0は、分子ABの振動ポテンシャルにおいて、遷移状態の原子間距離aにおけるポテンシャルエネルギーU(a)と平衡原子間距離reにおけるポテンシャルエネルギーU(re)の差として次の(式7)で定義される。なお、原子間距離rが無限大で、分子ABの振動ポテンシャルU(r)はゼロになると定義すると、-U(re)は分子ABの解離エネルギーDe(定数)に等しい。従って、
Ea0=U(a)-U(re)=U(a)+De ………(式7)である。
項目(1)-Cに関し、振動結合と振動結合による化学反応促進について説明する。振動結合とは、上述の光と物質の相互作用の一種であり、赤外領域(波長:1~100μm)の電磁波を閉じ込め可能な共振器や表面プラズモン・ポラリトン構造が形成する光学モードと、分子や結晶など化学物質の振動モードとが結合する現象を指す。図3(A)において、(a)は振動系(原系)のエネルギー準位(調和振動子近似)、(b)は振動結合系のエネルギー準位(調和振動子近似)、(c)は光学系のエネルギー準位である。(a)の振動系の振動エネルギーと(c)光学系のエネルギーとが
次いで、項目(2)に関し、項目(1)に基づき、振動結合に必要とされる要件を備えた構造を具現化する工程について、以下の項目(2)-A、項目(2)-B、項目(2)-Cに従って説明する。なお、本構造の具体的な製造に関しては、[製造方法の説明]の節で後述する。
(2)-A:光学モードを形成するための光電場閉じ込め構造とその要件
(2)-B:化学反応に用いる化学物質が持つ振動モードとその要件
(2)-C:光学モードと振動モードの振動結合とその要件
[(2)-A:光学モードを形成するための光電場閉じ込め構造とその要件]
項目(2)-Aに関し、光学モードを形成するための光電場閉じ込め構造とその要件について説明する。光電場を閉じ込め可能な構造として第一に挙げられるのはファブリ・ペロー(Fabry Perot)共振器である。図5(A)に示すように、ファブリ・ペロー共振器7は、2個の互いに平行な鏡面1が1組で構成される最も基本的な共振器である。入射光3がファブリ・ペロー共振器7に入射する時、一部は反射光4として反射される一方、ある特定の波長の光はファブリ・ペロー共振器7内部で繰り返し反射される共振光5となり、共振光5の一部が透過光6として透過する。この描像を数式で表すと以下となる。すなわち、2個の鏡面間の距離である共振器長がt[μm]、屈折率がnの誘電体2が鏡面1間に挟まれる時、2個の鏡面1間で次の(式21)の関係で示される光学モードが立つ。
項目(2)-Bに関し、化学反応に用いる化学物質が持つ振動モードとその要件を説明する。N個の原子から成る分子は、並進と回転の自由度を除いた3N-6個の振動モードを持つ(但し、直線分子の場合は3N-5個)。この内、振動結合に利用できる振動モードは双極子許容に限る。この理由は(式1)が示すように、遷移双極子モーメントdがゼロであると、ラビ分裂エネルギーhΩRがゼロとなり、結果、結合強度:ΩR/ω0もゼロとなるためである。実際、(式17)または(式18)にΩR/ω0=0を代入してみると、κ-/κ0=1、すなわち、振動結合による化学反応の促進は得られない。なお、双極子許容は換言すると、赤外活性のことであり、赤外吸収があるものを指す。赤外活性の振動モードは、化学物質に対称中心があれば、逆対称伸縮振動や逆対称変角振動等から成る一方、他方、対称中心がなければ、逆対称伸縮振動や逆対称変角振動等に加え、対称伸縮振動や対称変角振動等も含む。(式1)によると、ラビ分裂エネルギーhΩRは遷移双極子モーメントdに比例する。すなわち、遷移双極子モーメントdが大きいほど、結合強度:ΩR/ω0は大きくなり、(式17)または(式18)から、相対反応速度定数:κ-/κ0も増大する。つまり、遷移双極子モーメントdが大きい振動モードほど、振動結合は化学反応をより促進する。
項目(2)-Cに関し、光学モードと振動モードの振動結合とその要件について説明する。ファブリ・ペロー共振器7を用いて振動結合を達成するための条件は、光学モードの波数kmと振動モードの波数ω0を用いると、次の(式25)で表される。
最後に、項目(3)に関し、項目(2)に基づき、振動結合を行う目的と化学反応を行う目的が両立した振動結合化学反応装置を具現化し、それを用いて所望の化学物質を製造・処理する工程について、以下の項目(3)-A、項目(3)-B、項目(3)-Cに従って説明する。
(3)-A:線形共振器による振動結合化学反応装置の大容量化
(3)-B:線形共振器による振動結合化学反応装置の多モード化
(3)-C:振動結合化学反応装置のモジュール化、ユニット化、システム化
[(3)-A:線形共振器による振動結合化学反応装置の大容量化]
まず、項目(3)-Aに関し、線形共振器の概念と、それによる振動結合化学反応装置の大容量化について説明する。図5のファブリ・ペロー共振器7は構造が簡単で製造し易いという利点がある一方で、光の閉じ込め空間は共振器長tで規定されるため、振動結合用の化学反応容器としては容量が小さいという短所がある。例えば、図5を参照すると、波数が1000cm-1の化学物質の振動モードとファブリ・ペロー共振器7の光学モードを振動結合する場合、共振器に満たす化学物質の屈折率が1.5ならば、共振器長tは約3.33μmであり、鏡面1の広さがたとえ1m四方でも、充填可能な化学物質の体積は約3.33cm3にしかならない。容量を稼ぐには二次元的構造から三次元的構造へ拡張すれば良いが、ファブリ・ペロー共振器7を幾つかを単純に積層するだけでは製造が非常に困難である。ファブリ・ペロー共振器7が持つこれらの短所を克服する目的の下、つまり、光電場閉じ込めと化学反応容器としての大容量化を両立しつつ製造も簡素化する目的の下、鋭意研究の結果、次に示すような線形共振器を集積する方式を考案するに至った。
次いで、項目(3)-Bに関し、線形共振器による振動結合化学反応装置の多モード化について説明する。線形共振器は、構成可能な光学モードの数がその断面形状に依存する。換言すると、線形共振器を用いると、同時に振動結合できる振動モード数を複数にすること、つまり、多モード化が可能となる。具体的な例を図8に示す。図8は、様々な平行六角形線形共振器単体の断面図、並びに、平行六角形線形共振器集積体の断面図である。
最後に、項目(3)-Cに関し、振動結合化学反応装置のモジュール化、ユニット化、システム化について説明する。
以上のように、本発明の実施の形態である振動結合化学反応装置は、光電場閉じ込め構造が形成する光学モードと、化学反応に係る化学物質の振動モードとを振動結合することで、振動エネルギーを減少させ、化学反応の活性化エネルギーを低減できるため、化学反応を促進できる。このように、本発明の実施の形態の振動結合化学反応装置は触媒作用を有するが、通常の触媒が構成材料の化学的性質に依存するのに対し、本発明の実施の形態の振動結合化学反応装置は構成材料には無依存で、光電場閉じ込め構造の構造パラメーターのみに依存する。そのため、構造パラメーターを調整するだけで、あらゆるタイプの化学反応を加速することが可能である。また、振動結合の強さの指標である結合強度:ΩR/ω0が超強結合領域にあるならば、本発明の実施の形態の振動結合化学反応装置は1000℃の反応温度が必要な化学反応を室温で行うことができる。さらに、本発明の実施の形態の振動結合化学反応装置は、化学反応の活性化エネルギーが大きいほど、化学反応をより促進することが可能である。例えば、本発明の実施の形態の振動結合化学反応装置は、ΩR/ω0=1の条件で、活性化エネルギーが0.5eVならば、反応速度を100万倍、活性化エネルギーが1.0eVならば反応速度を1兆倍へと飛躍的に加速できる。また、通常の触媒は化学物質原料にサブナノメートルまで接近して化学吸着や物理吸着を介して接触しないと触媒作用が生じないのに対し、本発明の実施の形態の振動結合化学反応装置は、光学モードが存在できるサブミリメートル以内に化学物質原料が飛び込めば、その化学物質原料に対し触媒作用を発揮できる。つまり、本発明の実施の形態の振動結合化学反応装置は、通常の触媒の100万倍の距離まで触媒効果を保持することができる。更に、本発明の実施の形態によれば、振動結合化学反応装置をモジュール化、ユニット化、システム化することにより、少量少品種から大量生産・処理まで多様な規模に対応する効率的な化学物質の製造や処理を行うことが可能であり、必要に応じて簡単に組み換え、再配置、交換することができるので、製造・処理コストの大幅削減と生産性の大幅向上に役立つ。
図10および図11を参照して、実施の形態の製造方法を説明する。
図12は温度Tを一定とし、活性化エネルギーEa0と振動結合の結合強度:ΩR/ω0を変数として描いた、(式18)に基づく振動結合下の相対反応速度定数:κ-/κ0の濃淡プロットである。温度Tがそれぞれ、図12(A)は100K(ケルビン)、図12(B)は200K、図12(C)は300K、図12(D)は400K、図12(E)は500K、図12(F)は600K、図12(G)は700K、図12(H)は800K、図12(I)は900Kの場合である。各プロットとも、縦軸が活性化エネルギーEa0、横軸が結合強度:ΩR/ω0である。濃淡は濃いほど相対反応速度定数:κ-/κ0が大きく、黒で示される領域は相対反応速度定数:κ-/κ0が1024以上で最大、白で示される領域は1以上10未満、斜線で示される領域は1未満である。
図13は活性化エネルギーEa0を一定とし、温度Tと振動結合の結合強度:ΩR/ω0を変数として描いた、振動結合下の相対反応速度定数:κ-/κ0の濃淡プロットである。活性化エネルギーEa0がそれぞれ、図13(A)は0.005eV(0.482kJ/mol)、図13(B)は0.010eV(0.965kJ/mol)、図13(C)は0.025eV(2.41kJ/mol)、図13(D)は0.050eV(4.82kJ/mol)、図13(E)は0.100eV(9.65kJ/mol)、図13(F)は0.200eV(19.3kJ/mol)、図13(G)は0.500eV(48.2kJ/mol)、図13(H)は1.000eV(96.5kJ/mol)、図13(I)は2.000eV(193kJ/mol)の場合である。各プロットとも、縦軸が温度T、横軸が結合強度:ΩR/ω0である。濃淡の定義は図12と同様である。
図14は振動結合の結合強度:ΩR/ω0を一定とし、活性化エネルギーEa0と温度Tを変数として描いた、振動結合下の相対反応速度定数:κ-/κ0の濃淡プロットである。振動結合の結合強度:ΩR/ω0がそれぞれ、図14(A)は0.005、図14(B)は0.010、図14(C)は0.020、図14(D)は0.050、図14(E)は0.100、図14(F)は0.200、図14(G)は0.500、図14(H)は1.000、図14(I)は2.000の場合である。各プロットとも、縦軸が活性化エネルギーEa0、横軸が温度Tである。濃淡の定義は図12と同様である。
[製造方法の説明]で述べた手段により、振動結合化学反応装置を作製した。簡潔に説明すると以下となる。振動結合化学反応装置の完成品をフーリエ変換赤外吸収分光(FT-IR)装置により評価できるように、赤外領域で透明なセレン化亜鉛(ZnSe)を基板として採用した。2枚のZnSe基板を用意し、双方に対し、光学研磨を施し、適当な方法で洗浄した後、真空中において金を10nmの厚さでスパッタ蒸着した。次いで、金薄膜が化学物質と接触することを防ぐため、2枚の金/ZnSe基板上に100nmのSiO2層を形成した。SiO2保護膜形成法としては、最初にパーヒドロポリシラザン(Perhydropolysilazane:(-SiH2-NH-)n)の5%キシレン溶液を金/ZnSe基板上に塗布し、100℃加熱で乾燥後、紫外線照射により、(-SiH2-NH-)n+2nH2O→(SiO2)n+nNH3+2nH2の化学反応を促進させ、最後に250℃加熱により石英化(SiO2化)を完結させる方法を用いた。最後に、2枚のSiO2/金/ZnSe基板をテフロンもしくはマイラー等のプラスチック樹脂製のスペーサーを挟んで重ね合わせ、ファブリ・ペロー共振器を構成した。でき上がったファブリ・ペロー共振器は、2枚のSiO2/金/ZnSe基板に対して均等な圧力を荷重できる機構を有するホルダーに収め、振動結合化学反応装置を完成させた。なお、共振器長は大まかにはスペーサーの厚さで規定し、微調整はホルダーの荷重機構で行った。
本実施例では[実施例4]で得られた振動結合化学反応装置を用い、結合強度:ΩR/ω0の濃度依存性を調べた結果を述べる。
本実施例では相対反応速度定数:κ-/κ0の濃度依存性について(式17)に基づいて解析した結果について説明する。
本実施例では[実施例4]で得られた振動結合化学反応装置を用い、結合強度:ΩR/ω0の光学モード依存性を調べた結果を述べる。
本実施例では、図19(A)で示される、(トリフェニルホスホラニリデン)ケテン(Ph3P=C=C=O)とアセトン((CH3)2C=O)を原料とする化学反応について、[製造方法の説明]で述べた手段により製造された振動結合化学反応装置を用いることで、目的の物質である生成物I(構造は図19(A)参照)を、反応速度の加速を伴い製造できることを証明した実験結果について述べる。
本実施例では、図20(A)で示される、フェニルイソシアネート(Ph-N=C=O)とメタノール(CH3OH)を原料とする化学反応について、[製造方法の説明]で述べた手段により製造された振動結合化学反応装置を用いることで、目的の物質であるN-フェニルカルバミン酸メチル(Ph-NH-CO-O-CH3)を、反応速度の加速を伴い製造できることを証明した実験結果について述べる。
本実施例では、図21(A)で示される、(トリフェニルホスホラニリデン)ケテン(Ph3P=C=C=O)と二硫化炭素(CS2)を原料とする化学反応について、[製造方法の説明]で述べた手段により製造された振動結合化学反応装置を用いることで、目的の物質である(トリフェニルホスホラニリデン)チオケテン(Ph3P=C=C=S)と硫化カルボニル(S=C=O)を反応速度の加速を伴い製造できることを証明した実験結果について述べる。
本実施例では、図22(A)で示される、(トリフェニルホスホラニリデン)ケテン(Ph3P=C=C=O)とメタノール(CH3OH)を原料とする化学反応について、[製造方法の説明]で述べた手段により製造された振動結合化学反応装置を用いることで、目的の物質である(トリフェニルホスホラニリデン)酢酸メチル(Ph3P=CH-CO-O-CH3)を反応速度の加速を伴い製造できることを証明した実験結果について述べる。
(付記1)化学反応に係る化学物質の振動モードと同一もしくはその近傍の振動数を持つ光学モードを形成する光電場閉じ込め構造と、前記化学物質を含む前記化学反応に必要な流体を収納する空間を持つ化学反応容器構造と、が一体化した光電場閉じ込め化学反応容器構造を有し、前記光学モードと前記振動モードとを振動結合させて化学反応を促進する、化学反応装置。
(付記2)前記光学モードと前記振動モードとを振動結合させて、前記化学反応の活性化エネルギーを低減する、付記1に記載の化学反応装置。
(付記3)前記化学反応容器構造は、前記流体の導入口と排出口を有する、付記1または付記2に記載の化学反応装置。
(付記4)前記導入口や前記排出口を介して、1個以上の別の化学反応装置と連結されている、付記1乃至付記3のいずれか一つに記載の化学反応装置。
(付記5)前記光電場閉じ込め構造は、互いに平行な2個の鏡面から構成されるファブリ・ペロー共振器である、付記1乃至付記4のいずれか一つに記載の化学反応装置。
(付記6)前記ファブリ・ペロー共振器は、1組以上の互いに平行な2個の鏡面を側面として持ち、十分に長い角柱状の構造から構成される線形共振器、もしくは前記線形共振器の集積体である、付記5に記載の化学反応装置。
(付記7)前記光電場閉じ込め構造はプラズモン・ポラリトン構造である、付記1乃至付記4のいずれか一つに記載の化学反応装置。
(付記8)基板上に鏡面を形成することで、鏡面/基板から構成される構造を作製し、前記鏡面上に保護膜を形成することで、保護膜/鏡面/基板から構成される構造を作製し、
前記保護膜上に共振器長を規定するスペーサーを配置することで、スペーサー/保護膜/鏡面/基板から構成される構造を作製し、前記スペーサー/保護膜/鏡面/基板から構成される構造上に、前記保護膜/鏡面/基板から構成される構造を重ね合わせることで、基板/鏡面/保護膜/スペーサー/保護膜/鏡面/基板から構成されるファブリ・ペロー共振器構造を作製し、前記ファブリ・ペロー共振器構造を、導入口と、排出口と、前記ファブリ・ペロー共振器構造を格納するチャンバーと、を備える筐体に収めることで、付記5または付記6に記載の化学反応装置を作製する化学反応装置の製造方法。
(付記9)ガラス管内に酸可溶性ガラスを充填することで、酸可溶性ガラス充填ガラス管を作製し、前記酸可溶性ガラス充填ガラス管から細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管を作製し、前記細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管のいくつかを管軸が互いに平行になるように整列し、加熱により融着することで、細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体を作製し、前記細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体から細々線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体を作製し、前記細々線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体から前記酸可溶性ガラスを酸により溶解させることで、細々線化ガラス管集積体を作製し、前記細々線化ガラス管集積体を構成する、個々の細々線化ガラス管の管内に鏡面を形成し、付記6の前記線形共振器の集積体を作成する化学反応装置の製造方法。
(付記10)前記線形共振器の集合体を、導入口と、排出口と、前記線形共振器の集合体を格納するチャンバーと、を備える筐体に収める、付記9に記載の化学反応装置の製造方法。
(付記11)前記個々の細々線化ガラス管の管内に前記鏡面を形成した後で、前記鏡面上に保護膜を形成する、付記9または付記10に記載の化学反応装置の製造方法。
(付記12)前記細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管は、前記酸可溶性ガラス充填ガラス管を加熱により管軸方向に引き伸ばすことにより作成される、付記9乃至付記11のいずれか一つに記載の化学反応装置の製造方法。
(付記13)前記細々線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体は、前記細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体を加熱により管軸方向に引き伸ばすことにより作成される、付記9乃至付記12のいずれか一つに記載の化学反応装置の製造方法。
2 誘電体
3 入射光
4 反射光
5 共振光
6 透過光
7 ファブリ・ペロー共振器
8 光学モード間隔
9 第1光学モード
10 第2光学モード
11 第3光学モード
12 第4光学モード
13 光電場の振幅
14 光電場の強度
15 第1光学モード
16 第2光学モード
17 第3光学モード
20 平行四辺形線形共振器
21 平行六角形線形共振器
22 平行八角形線形共振器
23 楕円形線形共振器
24 線形共振器筐体
25 鏡面
26 光学モード
27 線形共振器単体の原料導入口
28 線形共振器単体の生成物排出口
29 線形共振器単体
30 線形共振器集積体の原料導入口
31 線形共振器集積体の生成物排出口
32 線形共振器集積体
33 振動結合化学反応装置モジュールの原料導入口
34 線形共振器集積体のチャンバー
35 振動結合化学反応装置モジュールの生成物排出口
36 振動結合化学反応装置モジュール
40 正六角形線形共振器単体
41 光学モード
42 正六角形線形共振器集積体
43 二等辺平行六角形線形共振器単体
44 光学モード
45 二等辺平行六角形線形共振器集積体
46 不等辺平行六角形線形共振器単体
47 光学モード
48 不等辺平行六角形線形共振器集積体
50 原料容器a
51 原料容器b
52 流路
53 振動結合化学反応装置モジュール
54 生成物容器
55 基本型振動結合化学反応装置ユニット
56 バルブ
57 反応物容器
58 循環型振動結合化学反応装置ユニット
59 直列型振動結合化学反応装置ユニット
60 並列型振動結合化学反応装置ユニット
61 原料容器c
62 原料容器d
63 原料容器e
64 振動結合化学反応装置モジュールI
65 振動結合化学反応装置モジュールII
66 振動結合化学反応装置モジュールIII
67 振動結合化学反応装置モジュールIV
68 逐次型振動結合化学反応装置ユニット
69 振動結合化学反応装置システム
70 基板
71 鏡面
72 保護膜
73 スペーサー
74 流路
75 化学物質溜め
76 ファブリ・ペロー共振器型の振動結合化学反応装置
80 ガラス管
81 酸可溶性ガラス
82 酸可溶性ガラス充填ガラス管
83 細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管
84 細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体
85 細々線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体
86 細々線化ガラス管集積体
87 鏡面
88 線形共振器集積体
Claims (5)
- ガラス管内に酸可溶性ガラスを充填することで、酸可溶性ガラス充填ガラス管を作製し、
前記酸可溶性ガラス充填ガラス管から細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管を作製し、
前記細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管のいくつかを管軸が互いに平行になるように整列し、加熱により融着することで、細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体を作製し、
前記細線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体から細々線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体を作製し、
前記細々線化酸可溶性ガラス充填ガラス管集積体から前記酸可溶性ガラスを酸により溶解させることで、細々線化ガラス管集積体を作製し、
前記細々線化ガラス管集積体を構成する、個々の細々線化ガラス管の管内に鏡面を形成し、線形共振器の集積体を作成する化学反応装置の製造方法であり、
前記化学反応装置は、
化学反応に係る化学物質の振動モードと同一もしくはその近傍の振動数を持つ光学モードを形成し、前記化学物質を含む前記化学反応に必要な流体を収納する光電場閉じ込め化学反応容器構造を有し、
前記光学モードと前記振動モードとを振動結合させて化学反応を促進するものであり、
前記光電場閉じ込め化学反応容器構造は、
互いに平行な2個の鏡面から構成されるファブリ・ペロー共振器であって、1組以上の互いに平行な2個の鏡面を側面として持ち、十分に長い角柱状の構造から構成される前記線形共振器の集積体である、
化学反応装置の製造方法。 - 前記光学モードと前記振動モードとを振動結合させて、前記化学反応の活性化エネルギーを低減する、請求項1に記載の化学反応装置の製造方法。
- 前記光電場閉じ込め化学反応容器構造は、前記流体の導入口と排出口を有する、請求項1または請求項2に記載の化学反応装置の製造方法。
- 前記導入口や前記排出口を介して、1個以上の別の化学反応装置と連結されている、請求項3に記載の化学反応装置の製造方法。
- 前記線形共振器の集積体を、前記導入口と、前記排出口と、前記線形共振器の集積体を格納するチャンバーと、を備える筐体に収める、請求項3または請求項4に記載の化学反応装置の製造方法。
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