| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ粒子製造の鍵因子はその核生成過程にある。取り得る戦略は, 強大な過飽和度を混合系にもたらし, 瞬時かつ多数の核を発生させる方策であるが, そこには 工学的な暗闇が存在する。本研究では, ナノサイズ粒子の生産プロセス設計に向けて, 長年に渡ってブラックボックスとなっている固体析出の始点である核生成現象の本質を解析し, 分子シミュレーションと実験的検討を組み合わせることで, 生成する粒子サイズと分布の予測モデルの確立を目指して検討を行った。分子シミュレーション検討では, 特に2段階の核生成, すなわち, 液滴がまず生成しそれが結晶化するという過程を対象に, 液滴の生成と結晶化をそれぞれ支配する物理的因子の解明とモデル化を試みた。具体的には, 溶媒分子と溶質分子のサイズの組み合わせを変化させた分子シミュレーションを行うことで, 発生する経路とシミュレーション条件との相関を検討した。その上で, 液滴の生成は, 液-液相分離であるという着眼からモデル化を試み, シミュレーション結果との比較を通じて, 現象の記述, 予測が行えることを示した。一方で, 実験的検討では, 初年度に実施した核生成検出実験のデータ解析をさらに深化させ, ばらつきの小さい安定したパラメータ決定を行える解析手法について検討した。その上で, 確立した解析手法を用いて核生成速度パラメータを導出し, それをポピュレーションバランスの式に取り込むことで, 最終的に得られる粒子サイズ分布の予測手法を提案した。
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