2021 Fiscal Year Research-status Report
『トポリジカル欠陥が誘起する結晶構造変換』の発見を基盤とする結晶学の新学理
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20K20448
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
相田 卓三 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00167769)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 結晶成長 / 欠陥 / らせん転位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者はこれまで、結晶化を含む「階層的な自己集合体形成」に関する数多くの研究を行い、様々な機能材料の開拓に成功してきた。最近その過程で「Screw Dislocationが提供するトポロジカル欠陥」が「結晶の核形成と成長」を促すことを直接示す現象を発見した。本研究課題ではこの現象の理解と深化を行い「結晶学における新学理」の構築を試みている。
我々が発見した特異な結晶複合体の段階的結晶化メカニズムの解明に成功した。１段階目に形成される板状結晶の中央部から結晶周縁部まで一筆書き状に続くらせんパターンが、原子間力顕微鏡によって観測された。これは結晶中央部に結晶成長に関連したらせん転位が存在することを示している。結晶成長に伴ってらせん転位周辺に蓄積されるひずみエネルギーの解放が駆動力となり２段階目の結晶成長が結晶位置特異的に進行することが明らかとなった。このような、位置特異的な結晶欠陥が段階的な結晶転移を引き起こす例はこれまで知られておらず、大変重要な知見を与える成果である。さらに、1段階目の結晶化で得られる板状結晶の表と裏を観察し、らせん転位が表裏で同じ巻き方向のらせんを与えていることを確認するとともに、円偏光発光のサインと相関感があることを確認した。これは、らせんパターンの巻き方向の制御、すなわち不斉合成へつながる可能性を示している。本研究が単なる結晶化の詳細な解析にとどまらず、新たな機能創発へとつながることを示す重要な発見である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた、段階的な結晶成長家庭の解明についてその実験的裏付けが確認でき、今後につながる知見が得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は以下の課題を中心に研究を進める。
（１）異なる構成成分からなる系への展開、現象の一般化、（２）らせん構造の不斉合成への挑戦
これらの課題はいずれも結晶材料の新機軸となる、極めて挑戦性の高い課題である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響でやむを得ず実施が延期された実験があり、それに付随して遅れた追加実験費用、最終的な研究成果の取りまとめに必要な費用ならびに論文投稿費用として使用予定。
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Research Products
(1 results)
