2017 Fiscal Year Research-status Report
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15K05127
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
上羽 牧夫 愛知工業大学, 基礎教育センター, 教授 (30183213)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
勝野 弘康 立命館大学, 理工学部, 助教 (70377927)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | カイラリティ転換 / ヴィエドゥマ熟成 / カイラル結晶化 / パターン形成 / 準安定状態 / 塩素酸ナトリウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目的は，結晶カイラリティの動的転換機構と準安定相の役割を解明することである．溶液中での結晶の粉砕撹拌による結晶カイラリティ転換の現象(いわゆるヴィエドゥマ熟成)は，研究代表者の提唱したカイラルクラスター結晶化のモデルによって理解されたように思われたが，2013年に結晶粉砕なしで温度の循環昇降による同様の現象が見つかり，これがカイラルクラスター結晶化の機構によって実現されうるかを検討することが最初の重要課題であった．この問題については2015年度に肯定的な結果が得られた．しかし転換期のサイズ分布の変化，溶液中のカイラリティなどに謎が残り，引き続き検討を続けた．また準安定相の役割解明を，カイラル結晶化の問題にとどまらず，結晶表面の原子ステップ形態形成における準安定性の問題も視野に入れて研究を行った．
2017年度に論文発表までこぎつけた問題は，カイラリティ転換の方向を制御するためカイラル不純物を添加して対称性をはじめから破った系で，鏡像体過剰率の時間変化が指数関数的ではなく一次関数的に変わることの原因解明である．この原因を以前提案した反応率方程式に基づくモデルで詳細に検討した．その結果，添加物によって質量流の不安定固定点が対称位置から大きくずれるため，鏡像体過剰率が零のラセミ状態付近から出発すると，見かけ上一次関数的になることが判明した．
またカイラリティ転換中に結晶サイズ分布が大きい方に広がるという実験結果があり，分布が不変なままに転換が進むとするわれわれの描像と異なっていたが，粉砕が結晶の一部を削り取るといったものであれば，このような変化が起こることを確かめた．従って分布の異常は特定の粉砕条件で起きる現象で転換の必要条件ではないと思われる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2016年度，研究代表者の所属機関変更と，2回にわたり病気による入院治療があった．2017年度も健康上の理由もあり前年度の遅れを完全に回復していない．しかし不純物効果に関しては明確な結論が出て論文発表ができた．また最近の実験で見られたカイラリティ転換中のクラスター分布の異常についても我々のモデルで説明できると思われ，粉砕を様々にモデル化し転換の可否との関係を検証している．
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には今までと同じ方針で進める．
一般化したベッカーデリングモデルでカイラルクラスター成長によりカイラリティ転換が可能なことを温度循環の場合においても示せたことは意義深い．我々のモデルは実験の多くの結果を再現できるので本質をとらえたものと思われる．残された課題としては，実験でみられた溶液中のカイラリティの反転が後まで残って消えない現象と，超音波を使った実験で転換が起こらない場合が見られることなどである．残りの研究期間はこれらの原因の解明を目指す．とくに粉砕がサイズをどのように変えるかは，超音波粉砕でカイラリティ転換が進まない場合があるので重要と思われる．粉砕のモデル化で転換の進み方がどう変わるかを調べる．
ステップパターンの研究ではパターン形成の新しい知見を得たものの，当初の目論見は困難であることが判明した．研究方向の変えて，実験て見つかっているSi(110)面上での金蒸着による針状ナノ結晶の生成機構などを考察している．未だ突破口は開けていないが，非常に不思議な現象なので物理的には重要であると考えられる．
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| Causes of Carryover |
前年度からの遅れが研究代表者の健康上の問題もあり回復できず，「カイラリティ転換時のサイズ分布の異常」の問題が論文発表に至っていないので，1年間期間延長をすることにした．繰越額はこの研究のまとめと今までの成果の国際会議などでの発表のために使用する予定．
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| Remarks |
勝野, 上羽：結晶カイラリティ転換と結晶サイズ分布，結晶成長の数理第12回研究会, 学習院大, 2017/12.
H. Katsuno et al: Study of Growth Modes with Dislocations in Heteroepitaxy by an Elastic Lattice Model, International Workshop at OECU, 2018/10
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