采用自主超高真空技術和等離子技術設計并制造真空設備及研發設備的日本ALIOS（總部：東京都昭島市），開發出了利用液體中的等離子（液中等離子）制造納米粒子和酸性水的技術（圖1）。液中等離子的原料供應比真空中和氣體中產生的普通等離子要豐富，因此就相同反應過程進行比較的話，液中等離子的反應速度可以更快。ALIOS準備利用高生產效率這一優點盡快實現實用化。
ALIOS的液中等離子采用微波產生，因此被稱作“微波液中等離子”。圖2是試制裝置。主要由輸出功率為1.5kW的微波電源、波導管（Waveguide）、同軸波導管轉換器以及反應容器構成。與微波爐一樣從磁控管（Magnetron）發出的微波，通過波導管和同軸波導管轉換器放射到液體中。于是，在微波的作用下液體中產生氣相，由此產生等離子。該公司董事開發部長佐藤進表示，“與氣體中相比液體中的電子運動更易傳至離子，溫度會迅速上升”。從“可使同軸波導管轉換器頂部采用的鎢融化”（佐藤進）這點來看，溫度將達到3000℃左右。
據介紹，實際生成液中等離子時，要比在真空中和氣體中難很多。由于電場強度需要達到真空中的數百倍，因此ALIOS改進了同軸波導管轉換器，在頂部安裝了一個錐形物（Taper）（圖3）。頂部越尖微波越集中，電場強度越高，越容易產生液中等離子。
制造直徑為2nm的鉑納米粒子
ALIOS目前正在推進基于液中等離子的兩項開發。這就是本文開篇提到的納米粒子和酸性水的制造。
首先談談納米粒子的制造。ALIOS與北海道大學進行了共同研究，實現的方法有兩個。一是“金屬離子還原生成法”。將金屬化合物溶解在溶劑中，并由此產生液中等離子。由此會產生氫基團（Hydrogen Radical）等并還原成金屬，從而生成納米粒子。
例如，在分布有炭黑（Carbon Black）的純水中溶解氯鉑酸，然后將溶液注入反應容器。數分鐘后如果產生液中等離子，氯鉑酸中的幾乎所有鉑就會還原，并被炭黑運載。圖4中的透射顯微鏡（TEM）照片捕捉到了這個過程。黑色的粒子是鉑納米粒子，被模糊不清的炭黑所運載。據介紹，納米粒子的大小為2nm左右，粒度整齊劃一。
制造納米粒子還有一個方法是“電極金屬蒸發生成法”。準備好直徑為3mm的金屬棒材，通過同軸波導管轉換器的中心導入反應容器內。如果此處產生液中等離子，金屬原子就會從棒材中飛出并凝集，從而生成納米粒子。
據介紹，實驗中采用鉑作為金屬棒材，并事先在反應容器的液體中分布炭黑，與前面提到的金屬離子還原生成法一樣，直徑為2nm的鉑納米粒子被炭黑負載著。
佐藤表示，“金屬離子還原生成法雖然效率出色，但需要金屬化合物。而電極金屬蒸發生成法雖然還處于開發過程中，但作為可從金屬棒材直接生成金屬納米粒子的方法備受矚目”。這兩種方法除了鉑以外，還支持鈀、銀和銅等。ALIOS計劃2014年在北海道建設工廠，開始制造納米粒子。
用酸性水進行清洗和滅菌
另外，制造酸性水的契機是，“我們注意到，在產生液中等離子的實驗中，液體的pH會因氫離子而在酸性上發生變化”（佐藤）。據介紹，要想使通過液中等離子產生的氫離子穩定存在，就需要投放某種離子。由此就可以穩定獲得pH為2～3.5的酸性水。雖然該pH水平歸入強酸類，但與鹽酸和硫酸等不同，無需擔心燒傷。佐藤進表示，“原因是一旦接觸物體pH值就會迅速接近中性”。
ALIOS正在探索是否可將通過液中等離子生成的酸性水用于清洗和滅菌等用途＊。具體將向①溫泉水殺菌，②食品企業的地板清洗，③養殖池的殺菌以及④糞便處理等用途進行推廣。
＊本來計劃推廣到食品和醫療領域，但在食品領域法律規定可以使用的酸性水只限于通過電解制造的產品。在醫療領域，由于獲得批準許可需要花費時間，因此現階段將瞄準這兩個以外的領域。
佐藤進表示，“如果利用普通的電解法制造酸性水，還會同時產生堿性水。而液中等離子只產生酸性水。因此，后者是一種效率非常高的制造方法”。利用這一優點實現實用化時，可沿著管線排列大量等離子發生裝置，進行連續處理并實現大型化（圖5）。而且，在微波電源中沿用微波爐的部件有望大幅降低成本。
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