ソフトクリスタルの放射光その場構造観測

• Project Area: Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering
• Project/Area Number: 18H04499
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 西堀 英治 筑波大学, 数理物質系, 教授 (10293672)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: その場観察 / 放射光 / 粉末X線回折 / 単結晶X線回折 / 放射光X線回折 / 粉末 / 単結晶 / ベイポクロミズム

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、溶媒蒸気にさらすなどの微弱な外部刺激によって発光特性などの性質を示す”ソフトクリスタル”と呼ばれる物質群の外部刺激に伴う原子配列レベルの構造変化をSPring-8を用いた放射光X線回折により明らかにすることを目的として、溶媒吸着のオフラインその場観察システムを立ち上げ、放射光を用いた溶媒蒸気下X線回折実験を10種類以上のサンプルについて溶媒を変化させて行うことに成功した。初期段階では、実際の放射光実験で溶媒の蒸気圧の不安定性からの溶媒の液化などいくつかの困難が見られたが、オフライン装置を立ち上げることで、実験条件を放射光実験前に精査し、多くの実験を成功に導くことができた。また、こうした研究を進めることで、溶媒吸着途中の、吸着前、吸着後とは全く異なる結晶相の存在の検出や、さらには、単結晶試料を用いた溶媒吸着実験の試みの部分的な成功など、当初は予測しなかった幅広い研究の展開に成功している。これらの成功を支えるのは、本研究が1年過ぎたところで採択されたSPring-8の粉末X線回折ビームラインのパートナー課題と単結晶X線回折ビームラインの長期利用課題である。これに、10を超える領域内の研究グループとの共同研究が加わることで独創的かつ新規な研究を複数推進することに成功した。これら以外にも、応力発光体の研究や薄膜の小角散乱など幅広い研究を実施することができ、領域全体の研究にも寄与できたと考えられる。さらに、現在でも新しいボールミルを利用した粉砕中のその場観察装置の開発を進めており、今後も関連研究の推進に期待が持てる成果が得られた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Aspherical and covalent bonding character of d electrons of molybdenum from synchrotron x-ray diffraction (2019)
  • Author(s): Sasaki Tomoaki、Kasai Hidetaka、Nishibori Eiji
  • Journal Title: Journal of Physics Communications Volume: 3 Issue: 9 Pages: 095009-095009
  • DOI: 10.1088/2399-6528/ab41c9
  • NAID: 120007133089
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Low-Temperature Structural Phase Transitions in Thermoelectric Tetrahedrite, Cu12Sb4S13, and Tennantite, Cu12As4S13 (2019)
  • Author(s): Hathwar Venkatesha R.、Nakamura Atsushi、Kasai Hidetaka、Suekuni Koichiro、Tanaka Hiromi I.、Takabatake Toshiro、Iversen Bo B.、Nishibori Eiji
  • Journal Title: Crystal Growth & Design Volume: 19 Issue: 7 Pages: 3979-3988
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.9b00385
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Bpytrisalen/Bpytrisaloph: A Triangular Platform That Spatially Arranges Different Multiple Labile Coordination Sites (2019)
  • Author(s): NAKAMURA, Takashi; KAWASHIMA, Yuto; NISHIBORI, Eiji; NABESHIMA, Tatsuya
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 58 Issue: 12 Pages: 7863-7872
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b00549
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydrothermal reactor for in-situ synchrotron radiation powder diffraction at SPring-8 BL02B2 for quantitative design for nanoparticle (2019)
  • Author(s): Fujita Tomoki、Kasai Hidetaka、Nishibori Eiji
  • Journal Title: The Journal of Supercritical Fluids Volume: 147 Pages: 172-178
  • DOI: 10.1016/j.supflu.2018.10.016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Porous Molecular Conductor: Electrochemical Fabrication of Through-Space Conduction Pathways among Linear Coordination Polymers (2019)
  • Author(s): Qu Liyuan、Iguchi Hiroaki、Takaishi Shinya、Habib Faiza、Leong Chanel F.、D’Alessandro Deanna M.、Yoshida Takefumi、Abe Hitoshi、Nishibori Eiji、Yamashita Masahiro
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 141 Issue: 17 Pages: 6802-6806
  • DOI: 10.1021/jacs.9b01717
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of Substituents on the Blue Luminescence of Disilane-Linked Donor-Acceptor-Donor Triads (2019)
  • Author(s): Usuki Tsukasa、Omoto Kenichiro、Shimada Masaki、Yamanoi Yoshinori、Kasai Hidetaka、Nishibori Eiji、Nishihara Hiroshi
  • Journal Title: Molecules Volume: 24 Issue: 3 Pages: 521-521
  • DOI: 10.3390/molecules24030521
  • NAID: 120007128246
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 放射光X線回折による層状物質TiS2の層間相互作用の研究 (2020)
  • Author(s): 笠井秀隆
  • Organizer: 第33回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] In-situ SR diffraction study of hydrothermal nano-particle synthesis (2019)
  • Author(s): Eiji Nishibori
  • Organizer: Joint Symposium onNanomaterials for Energy Applications, (University of Duisburg-Essen, Germany, November 4-5, 2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The metallic bond in Aluminium: Quantum Crystallography (2019)
  • Author(s): Rumpa Pal
  • Organizer: 16th Conference of the Asian Crystallographic Association(ASCA 2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 先端高エネルギー光を利用した精密電子分布計測の現状 (2019)
  • Author(s): 西堀英治
  • Organizer: 第80回応用物理学会秋季学術講演会 分科企画シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Charge density study on simple inorganics from synchrotron X‐ray powder diffraction to reveal weak interaction of materials. (2019)
  • Author(s): Eiji Nishibori
  • Organizer: The International Charge Density Meeting (ICDM)2019, (Georg-August-Universit Gottingen, Germany, July 21-26)