産業応用・合成プロセスを見据えたマイクロ波化学合成の現状と課題

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。従来の熱媒加熱をマイクロ波照射に代替する優位点として、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などの生産性に関する例が挙げられる他、電源遮断による緊急停止時の除熱が速いなどの利点もある。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、取り組みは敷居が高いと考えられている。 　本講演では、化学屋が知りたい電磁気学、化学屋に知っていて欲しい電磁気学について講演を行う。

1. マイクロ波とはなにか
   1. 電磁波としての性質
   2. エネルギーとしての性質
   3. オーブンの中にある「マイクロ波」をイメージする
   4. 法律上の制約と市場による制約
2. 波の伝わり方
   1. 電場と磁場は表裏一体
   2. 池に蛙が飛び込めば波ができる
   3. コップの水にストローを挿すと曲がって見える
   4. コップの水にレーザーを当てると
   5. コップの水にマイクロ波を当てると
   6. 電車の窓から外を見ると
3. マイクロ波加熱の原理
   1. 単位を整理する
   2. 屈折率と吸収率
   3. マイクロ波における「屈折率と吸収率」
   4. なぜ誘電率は「比」なのか
   5. なぜ誘電率は「複素数」なのか
   6. キーワード1:伝搬と減衰
   7. 波が短くなるが時計は変わらない
   8. 電界の作用と磁界の作用は似ているが同じではない
   9. 双極子と誘電率
   10. 単電荷と導電率
4. マイクロ波の形
   1. 強弱の分布を示す
   2. シミュレーションの示す意味
   3. 進行波 (波動) と定在波 (振動) の違い
   4. 照射したエネルギーは別れたり合わさったり
   5. マイクロ波は当たっていたの?
   6. キーワード2:反射と透過
5. 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. 誘電率は周波数によって違う
   3. 誘電率は温度によって違う
   4. 誘電率は形によって違う? (相、形状、サイズ)
   5. 誘電率は周りによって違う? (混合)
   6. 一般的な有機溶剤の誘電率
6. マイクロ波の装置
   1. マイクロ波発振器の進歩 (マグネトロンvs.半導体)
   2. コンポーネントの個別の役割
   3. 内部の温度を測るには
   4. 内部の様子を観察するには
   5. オールインワン装置
   6. 少量試料に照射する時の注意点
   7. 大量試料に照射する時の注意点
   8. フロー系反応装置
7. 化学反応への展開
   1. 「マイクロ波効果」を議論する
   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
   4. 深く考えなくても「加熱できる」利点を使う
   5. 分子から細胞への展開:生体に対する影響はあるか
8. まとめと提言
• 質疑応答