化学合成のためのマイクロ波技術

化学合成において温度管理は必須の検討項目である。その手法として近年、マイクロ波照射下の化学合成の研究が盛んになり、多数の検討例が報告されている。マイクロ波照射に代替する優位点として、従来型外部加熱に比べ著しく反応性が向上し、反応時間の短縮化や使用エネルギー量の低下などが行えることが挙げられる。一方で、化学プロセスにおける電磁気学の理解は十分でなく、取り組みには敷居が高いのが現状と思われる。演者は化学を専門とする上で、電磁気学との境界領域に取り組み、マイクロ波照射による科学的な解釈の探究に取り組んでいる。本講演では、これから化学プロセスに取り組むために必要な、化学屋が知りたい項目、化学屋に知っていて欲しい項目について講演を行う。

1. マイクロ波の特徴を理解する
   1. 使用されるマイクロ波の特徴
   2. オーブンの中でマイクロ波の波長をイメージする
   3. 振動する電場、磁場、とは何を意味するのか
   4. 単位を整理する
2. マイクロ波加熱の原理
   1. なぜ誘電率は「比」なのか
   2. なぜ誘電率は「複素数」なのか
   3. 物質の誘電率がもたらす現象1 (伝搬と減衰)
   4. 電界の作用と磁界の作用
   5. 液体の物性値 (双極子と誘電率)
   6. 液体の物性値 (単電荷と導電率)
3. マイクロ波の形
   1. シミュレーションの示す意味
   2. 進行波 (波動) と定在波 (振動) の違い
   3. 照射したエネルギーが別れていく方向
   4. 本当にマイクロ波は当たっている?
   5. 物質の誘電率がもたらす現象2 (反射と透過)
4. 物質定数の測定方法
   1. 誘電率の測定原理 (反射プローブ法、摂動法)
   2. 誘電率の周波数依存性
   3. 誘電率の温度特性
5. 装置
   1. 導波管コンポーネントの役割
   2. 少量試料に対する照射の注意点
   3. 大量試料に対する照射の注意点
   4. フロー系反応装置
   5. 内部の温度を測るには
   6. 内部の様子を観察するには
6. 化学反応への展開
   1. 「マイクロ波効果」とは何を意味するか
   2. 国際化した「説明しがたく、無視しがたい」議論
   3. マイクロ波でなければできない立体選択反応
7. まとめと提言
• 質疑応答