2022 Fiscal Year Annual Research 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, 基礎教育センター, 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 / トポロジカル結晶絶縁体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の研究目的は，結晶異性体や準安定相など自由度を持つ多数の結晶集団において，結晶粉砕や温度変化などの簡単な物理的条件変化によって結晶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である．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った．
以前の研究および2020年度までの研究で，反応レートモデルやモンテカルロシミュレーションモデル，一般化Becker-Doering(BD)モデルなどをそれぞれの条件に合わせて構成して数値計算を行い，我々の提案したカイラルクラスターの結晶化によるカイラリティ転換機構を使うことによって，いろいろな実験結果を整合的に説明した．同様な方法で，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すらも可能であろうとの着想を得た．そこでBDモデルの数値計算によって，安定結晶相と準安定結晶相が共存状態にあると，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を示し，そのための条件を評価した．2022年度は，さらに粉砕攪拌に限らず，粉末結晶を溶液中で温度循環させることでも，自由エネルギー的に不利な準安定状態の結晶に転換しうることを示すことができた．温度循環の方法は実用的にとくに有用であり，実験的な検証が期待される．
2022年度は最終年度なので，これらのテーマに関する世界的な研究の現状を分析して今後の研究方向を議論し，総合報告として専門誌に公刊した．
また関連したテーマとして，ある種の対称性を持つトポロジカル絶縁体結晶の平衡形状に異常が出現することを示す研究に参加し，成果を発表した．
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