2021 Fiscal Year Research-status Report
Possibility of Novel Crystallization by Controlling Size Distribution with Multiple Degrees of Freedom
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18K03500
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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, 工学部, 客員教授 (30183213)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
勝野 弘康 北海道大学, 低温科学研究所, 博士研究員 (70377927)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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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 / 結晶多形 / 準安定状態 / 結晶サイズ分布 / ステップバンチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，結晶異性体や準安定相など多自由度を持つ多数の結晶集団において，結晶粉砕，温度変化などの簡単な物理的条件変化によってサイズ分布関数を制御し，その結果として起きる新しい結晶成長の可能性を探求することにある．つまり，すでに見つかっている結晶粉砕や温度循環(温度の周期的変化) による結晶カイラリティの転換と結晶サイズ分布の関係を解明し，それを応用して可能となる新しい現象を提案することである．
今までの研究によって，カイラリティ転換機構の根幹は，カイラルクラスターの結晶化への寄与による非線形的自己触媒効果と考えられる．この理解をもとに，同様な方法を使えば，クラスターによる結晶成長をする物質では，安定結晶相から準安定結晶相への転換が可能であろうと考え，一般化されたBecker-Doeringモデルの数値計算によって，安定結晶相と準安定結晶相の共存溶液中での結晶の粉砕攪拌によって前者を後者に転換することが可能であること，および転換条件を評価し，結果を論文に発表した．
また水中での氷結晶でのステップバンチングの実験の理論的解析も行った．これは融液成長でのステップバンチングを測定した最初の実験である．解析の結果，理論的にはChernovらの提案した機構でバンチしていると考えられるが，ステップ間斥力が弾性相互作用から期待されるものより相当強いことが分かった．この理由は双極子相互作用なども検討したが，未だ解明されていない．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
準安定相を初期状態で十分多量に用意すれば，安定相をエネルギー的に不利な準安定相に転換できることを示すことができたが，温度循環によるオストヴァルト熟成の加速を証明するシミュレーションを行うことができていない．
また温度循環では，クラスター成長がなくてもカイラリティ転換が可能とするシミュレーションもあり，その当否の判断がまだついていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究期間の再延長が認められたので，クラスター成長なしでの温度循環法の理論的な可否(実験的検証は困難と思われるので)，温度循環によるオストヴァルト熟成の加速の可能性など，やり残した課題をできる限り追及する．
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| Causes of Carryover |
国際会議や学会等の旅費に使用する予定であったが，すべてonline会議となった．
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