狭い空間に束縛されたコロイド粒子によるコロイド合金形成-効率化と新奇構造の探索-
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23K03258
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
佐藤 正英 金沢大学, 学術メディア創成センター, 教授 (20306533)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 良尚 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (60325248)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | コロイド / 多形制御 / 合金 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の学術的問いは「狭い空間に束縛されたコロイド粒子のコロイド結晶の形成はバルクでのコロイド結晶の形成と何が違うか？狭い空間を利用すればバルクより容易にコロイド合金構造を作製し，効率的に良質結晶を形成できないか?」ということである。そこで具体的な本研究の目的として，2 枚の平板に挟まれた狭い空間内でコロイド粒子が作る合金構造をシミュレーションと実験で解明する。複雑なコロイド合金構造の形成の可能性を明らかにし，薄い空間を逆手にとり，機能性材料の良質なエピタキシャル基板の効率的な形成を可能にすることを試みる。国内外の研究で，この点に着目した研究はなく新規性がある。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，2つの平面に挟まれた狭い空間内に束縛された2成分系コロイド粒子が作る合金構造や構造形成過程が，束縛されている空間が狭いことにどのような影響を受けるかを明らかにすることである。具体的には，本年度の目標を２つの平行平面間の狭い空間内で粒径が異なる２成分粒子系が作る構造を解明することに設定した。
最近野澤ら(東北大）が行っているコロイド粒子のヘテロエピタキシャル成長を行い，粒子で三角格子を組ませた基板に対して，基板を形成している粒子と特定の粒径比の粒子を付着させると，基板に対して並行な三角格子と30度回転された三角格子が形成されうることを示している。
これを念頭に置いて，モンテカルロシミュレーションを行い，2つの平面に挟まれた空間が粒径に対して十分に幅がある場合には基板に対して30度回転された三角格子が形成され，2つの平面間が十分に狭いときには，基板に対して並行な三角格子ができることを明らかにした。これは，十分に幅がある場合には，基板と第一層目のエピタキシャル層の相互作用に加えて，第一層目と第二層目のエピタキシャル層の相互作用により，基板に対して30度回転された三角格子が安定になることによることを明らかにした。上記の結果は，他の結果と合わせてScientific reportsに論文として出版済みである。
また実験においては，分担者の鈴木が引力系の二次元コロイド結晶の生成素過程を観察することに成功した。この結果から，2つの平面に挟まれた狭い空間内での二次元コロイド結晶で生成の素過程についても，今後観察可能であると考えられる。また，この結果については、Modern Physics Letters Bに論文として発表済みである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２成分粒子のうち一成分で基盤を作成して，その上で構造を作成するヘテロエピタキシャル成長という限定的な状況ではあるが，2つの平面に挟まれた空間の狭さが基板上に形成される構造への影響を確認することができた。このことから概ね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度はモンテカルロシミュレーションを行ったため，時間発展を追うことができなかった。今年度はブラウン動力学法などを用いて時間発展を追う。また，基板ではなくて2成分にしたときにはどのようになるのかを，モンテカルロシミュレーションで調べる予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
