2014 Fiscal Year Research-status Report
力学的・化学的作用によるイオン結晶表面ナノ・ミクロ構造の変化
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24510144
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
新藤 斎 中央大学, 理工学部, 教授 (90245986)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
二木 かおり 千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 助教 (10548100) [Withdrawn]
伊村 くらら 中央大学, 理工学部, 助教 (60707107)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノトライボロジー / 結晶形態形成 / ナノ粒子の分散・捕集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
実施計画の課題①【結晶の力学物性と表面構造の関わり】についてはこれまで詳しく検討してきた三方晶のカルサイト結晶との比較のため、金属イオンの異なる同形結晶のマグネサイト（MgCO3）およびロードクロサイト（MnCO3）、および組成は同じでも結晶系の異なるアラゴナイト(CaCO3）の複数の結晶面についてサファイア針を用いた引掻き実験による摩擦測定および塑性変形パターンの観察を行った。その結果、滑り面の面間距離の違い、また優勢な滑り方向の違いなどにより結果が大きく異なることを見出した。
３本の結晶軸方向の格子定数が異なる斜方晶のバライト(BaSO4）結晶については完全劈開面(001)の他、面内で方向性を持つ(210)劈開面も作成し、摩擦測定と表面の塑性変形の観察を行った。その結果、可能な塑性変形パターンが経時的に、また、引掻き針との相対的位置関係に依存して複雑な形状を作ることが明らかとなった。変形メカニズムについては概ね説明することができた。
課題②【液相環境中での結晶表面構造の安定性の比較】については、化学的に安定なバライト結晶面について、極端条件である熱濃硫酸中のエッチング実験を行い、エッチピット形状の観察により結晶面の安定性の比較ができることを示した。天然結晶の形状との比較により、結晶面の構造と安定性の関係を調べた。
界面活性剤分子と結晶面の関わりについては、アミン基の金結晶面に対する吸着特性と水素イオン指数に依存したラメラ形成能とを組み合わせて、金ナノ粒子を捕集・再分散できる系を構築した。
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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
研究目的であるイオン結晶のナノ・ミクロ構造と力学物性の関係の解明については、立方晶・三方晶・斜方晶の単結晶それぞれ数種選んで研究している。構造パラメータそれぞれの違いがどのように力学物性に反映されるかは概ね明らかにすることができた。
結晶の成長環境と形態の関係については、水溶液中のカルサイト系結晶の場合について全体像を知ることができた。さらに極端条件での研究手法を進めつつある。
界面活性剤分子と結晶面の相互作用についても、形状選択的な金ナノ結晶の成長に成功しているほか、pH変化による金、銀ナノ粒子の捕集と再分散に成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
結晶構造と力学物性については研究成果を一般性のある形で論文・解説等にまとめ、研究手法の普及に務める。界面活性剤と結晶表面の課題については、マイカ等数種の層状結晶劈開面を用いて分子配列に規則性を持たせることができるか検討する。
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