電荷を帯びたエアロゾルの「両面付着」現象を解明：農薬散布と大気汚染物質の挙動に新知見

Lenggoro研究室は、電荷を帯びたサブミクロン粒子（空気中の微小粒子）が、葉面モデルとなる平板の“表面と裏面の両方”に付着する仕組みを世界で初めて実験的に解明しました。

この研究は、

農薬散布の効率（葉の裏面への付着）
大気汚染粒子の植物への沈着メカニズム

といった応用分野に直接関わる重要な成果です。

■ 研究の背景

植物葉面への粒子付着は、農業（農薬の付着効率）や環境科学（微小粒子状物質の植物への沈着）において重要な現象です。しかし、1 µm 以下の微小粒子がどのように葉面の裏側へ回り込むのかは、これまで実験的に示されていませんでした。

■ 研究の内容

研究チームは、

電荷を帯びたサブミクロン粒子を生成する電気式スプレー装置
その粒子を受ける平板モデル（葉の代替）
気流・電場分布の数値シミュレーション

を組み合わせ、粒子が表面だけでなく裏面にも沈着する“both-side deposition（両面付着）” を発見しました。

特に、

粒子は電場により中心よりも端部へ強く引き寄せられる
一部の粒子は反発力や電場によって裏側へ回り込み沈着する

ことを明らかにしました。

■ 研究の意義

本成果は、

農薬散布の高効率化（裏面付着の最適化）
植物による大気汚染粒子の取り込みメカニズムの精密化
環境エアロゾルの沈着モデルの高度化

に寄与するものであり、農業工学・大気環境工学・化学工学を横断する応用が期待されます。

🔹New Insight into “Both-Side Deposition” of Charged Aerosols: Implications for Agricultural Spraying and Air Pollution Studies

A research team (Lenggoro Lab, Tokyo University of Agriculture and Technology) has experimentally demonstrated, for the first time, that submicron charged aerosols can deposit on both the front and back surfaces of a leaf‑model plate.

This finding provides essential insight for two important applications:

Improving pesticide deposition efficiency on both sides of leaves
Understanding how atmospheric fine particles deposit onto plant surfaces

■ Background

Deposition of airborne particles onto plant surfaces is a key process in both agriculture and environmental sciences. While “both-side deposition” has been discussed for large droplets or coarse particles, no experimental evidence has existed for submicron aerosols (<1 µm).

■ Research Approach

The team developed an electrostatic-assisted spray system capable of generating unipolar charged submicron particles and introduced them toward an aluminum plate serving as a model leaf.

Through:

Controlled deposition experiments
Particle size measurements (liquid and aerosol phases)
Numerical simulations of airflow and electric fields

they discovered that the charged particles deposit not only on the front surface but also on the rear surface of the plate.

■ Key Findings

Strong electric fields around the plate attract particles more intensely at the edges, causing deflection.
Interactions between particle charge, image force, and Coulomb repulsion allow some particles to drift around to the backside.
Electrostatic forces dominate the deposition mechanism, even for 100 nm particles.

■ Significance

This study provides a new physical understanding of fine particle deposition and is expected to contribute to:

Optimizing electrostatic agricultural spraying systems
Modeling pollutant–plant interactions in atmospheric sciences
Enhanced environmental and chemical engineering applications

Simultaneous deposition of submicron aerosols onto both surfaces of a plate substrate by electrostatic forces

M. Gen, S. Ikawa (井川), S. Sagawa, I. W. Lenggoro
e-Journal of Surface Science and Nanotechnology, 2014.
http://dx.doi.org/10.1380/ejssnt.2014.238 Open access.