| Project/Area Number |
17H01209
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Analytical chemistry
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
Okada Tetsuo 東京工業大学, 理学院, 教授 (20183030)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
火原 彰秀 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30312995)
原田 誠 東京工業大学, 理学院, 助教 (60313326)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥44,330,000 (Direct Cost: ¥34,100,000、Indirect Cost: ¥10,230,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2019: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
Fiscal Year 2018: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
Fiscal Year 2017: ¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000)
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| Keywords | 氷 / 凍結 / 凍結濃縮 / 分光法 / 凍結圏の環境化学 / pH / 氷/液相界面 / 蛍光スペクトル / ラマンスペクトル / X線分光 / マイクロ、ナノ液相液相 / 氷結晶成長 / ラマン分光 / 凍結合成 / マイクロ、ナノ液相 / 粒子 / マイクロ・ナノデバイス / 界面化学 / 液相の粘性率 |
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| Outline of Final Research Achievements |
Our previous study indicates that the size of micro- or nano-liquid phase can be controlled by freezing. In this research, we develop novel methods based on this characteristic feature of freezing and elucidate fundamental aspects of water freezing. We have studied (1) the interaction between antifreeze proteins and ice surface probed by ice-grain boundary electrophoresis, (2) molecular aggregation of fluorescence probe molecules and their solubility enhancement in frozen solutions, (3) pH inhomogeneity and pH-buffering capacity in the liquid phase confined by ice, (4) the local structures of ions incorporated in the ice crystal lattice, and (5) high sensitivity Raman spectroscopy by sample freezing.
Thus, this research has elucidated the fundamental aspects of water freezing and contributes to the developments of related scientific or technological fields, such as global environment, energy, and life science.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
凍結は環境、生命科学、エネルギー科学など重要な先端領域でも重要な役割を果たしている。たとえば、食品、薬品や細胞の凍結保存、メタンハイドレート、雲や高緯度地域での雪氷圏での物質循環と地球環境への関与などはいずれも凍結が深く関係している。しかし、凍結系での化学はほとんど解明されていない。本研究では、不純物を含む水溶液を凍結すると、ほとんどの場合氷と共存する溶液が生じること、その溶液と氷の界面が特異的な性質を持つこと、これが上記重要分野での凍結に関係すると考え、凍結系での新たな現象を見出し、その起源を明らかにした。また、凍結系の特徴を生かして新たな高感度、高機能な計測法を開発した。
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