2017 Fiscal Year Annual Research Report
Visualization of chemical reactions on crystal surfaces: the elucidation of adsorption/melting reactions of acid gases on ice crystal surfaces
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15H02016
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐崎 元 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60261509)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長嶋 剣 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (60436079)
村田 憲一郎 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (60646272)
古川 義純 北海道大学, 低温科学研究所, 名誉教授 (20113623) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 氷 / 表面化学反応 / 可視化 / 酸性ガス / 高分解光学顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H29年度には，以下の４項目を実施した．
1. 顕微赤外分光光学系の稼働：昨年度までの懸案であった顕微赤外分光光学系を実稼働することについに成功した．これにより，氷結晶表面上での表面モルフォロジーを直接観察しながら，特定の部位の化学情報を，優れた空間・時間分解能でその場計測することが可能となった．
2. レーザー共焦点微分干渉顕微鏡の二光束干渉計化：水１分子高さ(0.37 nm)の単位ステップを可視化できるレーザー共焦点微分干渉顕微鏡に，マイケルソン型二光束干渉計を合体させたシステムの構築と立ち上げに成功した．これにより，表面モルフォロジーを直接可視化しながら，その成長・昇華速度を計測することが可能となった．
3. 多結晶表面での表面融解挙動：様々な天然の環境下では，当研究室でこれまで研究題材として来た氷単結晶に加え，氷多結晶が重要な試料となる．そこで，氷多結晶薄膜上での表面融解過程を上記２．のシステムを用いて直接光学観察したところ，氷多結晶薄膜上では，氷単結晶（-2～0°Cで表面融解）よりも遥かに低温でも(-27～0°C)擬似液体層が安定に存在することを見出した．．
4. 気相から成長する氷結晶ベーサル面上での単位渦巻ステップの成長カイネティックスの温度依存性：氷結晶ベーサル面上で渦巻ステップの成長速度の過飽和度依存性を詳細に計測し，ステップカイネティック係数βを精度良く決定することに初めて成功した．βの温度依存性を詳細に計測したところ，理論的に予想される指数関数的振る舞いとは全く異なる温度依存性をβは示した．この結果は，氷結晶表面上では未知の現象がまだ存在することを示す．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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