Development of THz cellulose crystallography

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02255
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40020:Wood science-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Inagaki Tetsuya 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (70612878)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 土川 覚 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (30227417)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: THz-結晶学 / 分光法

Outline of Final Research Achievements

In this study, we conducted comprehensive analyses and measurements on wood and cellulose samples from multiple perspectives, including crystalline content, crystal structure, microfibril angle (MFA), THz mapping system, and monitoring of thermal degradation. Significant achievements were made in each area.The estimation of crystalline content was carried out using X-ray diffraction and IR spectroscopy, as well as by considering density and cellulose content. Using the obtained data, we enabled the estimation of crystalline content via THz spectroscopy based on the Lambert-Beer law.Regarding the crystal structure, we have identified absorption frequencies derived from Iα, Iβ, and II, which has also become feasible in MFA measurements.

Free Research Field

木質科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

この研究成果は、木材の物性理解や応用技術の向上に大きく貢献するものである。具体的には、結晶量や結晶構造、ミクロフィブリル傾斜角（MFA）の詳細な分析により、木材の力学特性や耐久性に関する新たな知見を提供する。また、THzマッピングシステムを用いた劣化モニタリングにより、木材の劣化状況を非破壊で評価する技術が確立され、建築や文化財の保存においても応用が期待される。これにより、持続可能な資源利用の推進や、木材を基材とした新材料開発の道が開かれる。さらに、これらの成果は、森林資源の有効活用や環境保護にも寄与し、持続可能な社会の実現に向けた重要な一歩となる。