2023 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of the variation of wood properties with age based on physics
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21K05709
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
藤本 高明 鳥取大学, 農学部, 准教授 (40446331)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 不可逆過程 / 秩序化 / 持続可能性 / X線回折スペクトル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
樹木は、加齢にともない性質の著しく異なる木部組織を形成する。この現象は、適切な森林の管理・育成や木材資源の有効利用と深く関連するが、未だ本質的な理解に至っていない。本研究の目的は、加齢にともなう木材性質変動を、単一の性質で直接的におうのではなく、多数の性質（情報）を用いて包括的に評価し、得られた結果を物理学的に考察することである。前年度までに、針葉樹4種、広葉樹4種を対象に所定の実験・データ解析を行い、樹種の違いに依らず、樹木は樹齢を重ねるにつれてより秩序化した状態になることを確認した。また、この変化は不可逆的なものであることも明らかとなった。これらの結果は、同じ性質（状態）の木材を再生産することは不可能であることを意味しており、木材資源の持続可能な利用に対して重要な示唆を与えるものと考えられた。
今年度は、得られる結果が情報源に依存しない不変なものかどうかを明らかにするため、多次元ベクトルデータとしてX線回折スペクトルデータを計測した。計測は、新たに収集したスギ、ミズナラについて行い、前年度までと同様の解析を実施した。すなわち、各樹齢に対応した木部から計測したX線回折スペクトルのデータ行列の固有値分布を調べた結果、近赤外スペクトルの場合と同様に加齢にともない拡散する傾向が認められた。この固有値分布からヘルムホルツ自由エネルギーやエントロピーを計算した結果、樹木は加齢にともないより秩序化した状態になることが示唆された。したがって、以上の結果は情報源によらず樹木に普遍的に認められるものと考えられた。
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