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Direct observation of crystal growth under hydrothermal condition at the step level

Research Project

Project/Area Number 17K14112
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Crystal engineering
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

Asakawa Harutoshi  山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (90757337)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords水熱合成 / その場観察 / ノルセサイト / 溶液媒介相転移 / 結晶成長 / 圧電材料 / 圧電結晶 / 炭酸塩 / 結晶工学 / 無機工業化学
Outline of Final Research Achievements

We attempted to establish the crystal growth mechanism of the hydrothermal treatment, using the norsethite of new piezoelectric material. We produced the chamber for the in-situ observation of the hydrothermal treatment. We found the two-step changes in pH during the dissolution of the norsethite at atmospheric pressure. Also, norsethite crystals were, apparently, formed by the solution-mediated transformation. However, we revealed that the norsethite exhibits the thermodynamic stability lower than the witherite, and intrinsically appears by the co-precipitation. In contrast, under hydrothermal conditions the norsethite is more stable than the witherite, and we succeeded in directly observing the solution-mediated transformation of norethite crystals under hydrothermal conditions. We demonstrated that, for the growth of noreshite crystals, the utilization of the solution-mediated transformation under hydrothermal conditions and the addition of the ammonium nitrate are efficient.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水熱合成は多様な材料の合成や鉱床の形成機構と密接に関連があり、結晶成長学、材料化学、無機化学、セラミクス、地球科学など多岐の分野で用いられている。そのため、確立された成長機構は学術的に大きな寄与をもたらす。本成果を応用すれば育成条件の最適化時間を大幅に短縮できるため、本成果は学理の観点だけでなく工業的にも有用である。従来、圧電結晶は融液法により育成されてきたが、本成果により水熱合成が更に普及すれば、1000℃以上低い温度で材料を育成でき、省エネにも貢献する。更に、本成果は二酸化炭素の固定にも有効で、効率よく二酸化炭素を低減でき、温暖化問題にも貢献する。

Report

(3 results)
  • 2019 Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 高分解能光学顕微鏡を駆使して氷の表面融解の本質に迫る2019

    • Author(s)
      麻川 明俊*, 佐﨑 元, 長嶋 剣, 中坪 俊一, 古川 義純
    • Journal Title

      Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan : セッコウ・石灰・セメント・地球環境の科学

      Volume: 26 Pages: 99-104

    • NAID

      40021829154

    • Related Report
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  • [Journal Article] マイクロ引き下げ法を用いた透明ファイバー状四ホウ酸ストロンチウム結晶の育成2018

    • Author(s)
      町田貴明, 稲葉祥, 麻川明俊, 小松隆一
    • Journal Title

      Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan : セッコウ・石灰・セメント・地球環境の科学

      Volume: 25 Pages: 4-9

    • NAID

      40021440975

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature Dependence of the Growth Kinetics of Elementary Spiral Steps on Ice Basal Faces Grown from Water Vapor2018

    • Author(s)
      Inomata Masahiro、Murata Ken-ichiro、Asakawa Harutoshi、Nagashima Ken、Nakatsubo Shunichi、Furukawa Yoshinori、Sazaki Gen
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 18 Issue: 2 Pages: 786-793

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.7b01251

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  • [Presentation] ノルセサイトBaMg(CO3)2の結晶化に及ぼす硝酸アンモニウム添加の影響2019

    • Author(s)
      越後至,麻川明俊,畝田廣志,小松隆一
    • Organizer
      MRS-J山口大学支部研究発表会
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  • [Presentation] ノルセサイトの溶液媒介相転移2018

    • Author(s)
      麻川明俊,畝田廣志,越後至,小松隆一
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      結晶成長の数理
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  • [Presentation] ルセサイトの溶液媒介相転移キネティクス2018

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      麻川明俊,畝田廣志,越後至,小松隆一
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      27th Annual Meeting of MRS-Japan
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      畝田廣志,麻川明俊,小松隆一
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      27th Annual Meeting of MRS-Japan
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      畝田廣志,麻川明俊,越後至,小松隆一
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  • [Presentation] Solution-mediated transformation of norsethite crystals2018

    • Author(s)
      H. Asakawa,H. Uneda, I. Echigo,R. Komatsu
    • Organizer
      ISSCGF2018
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  • [Presentation] エナジーダイアグラムから見るノルセサイトの溶液媒介相転移2018

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      麻川明俊,畝田廣志,越後至,小松隆一
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      第47回結晶成長国内会議
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      麻川明俊,畝田廣志, 越後至, 小松隆一
    • Organizer
      日本物理学会年次大会秋季大会
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  • [Presentation] Aqueous Solution Growth of Norsethite Crystals BaMg(CO3)22018

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      Harutoshi Asakawa, Hiroshi Uneda, Itaru Echigo, Ryuichi Komatsu
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      日本地球惑星科学連合2018年大会
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      〇畝田廣志、麻川明俊、小松隆一
    • Organizer
      日本MRS山口大学支部
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  • [Presentation] 水溶液からのノルセサイトBaMg(CO3)2の結晶化2018

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      麻川明俊、畝田廣志、小松隆一
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  • [Presentation] 炭酸塩を用いた新規圧電結晶BaMg(CO3)2の 水溶液からの合成2018

    • Author(s)
      麻川明俊, 畝田廣志, 小松隆一
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  • [Presentation] BaCl2-MgCl2-NaHCO3混合水溶液中でのノルセサイトBaMg(CO3)2の溶液成長2018

    • Author(s)
      麻川明俊、畝田廣志、小松隆一
    • Organizer
      日本物理学会年次大会春季大会
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  • [Presentation] Growth of Norsethite Crystals BaMg(CO3)2 under Atmospheric Pressure and Hydrothermal Condition2017

    • Author(s)
      Harutoshi Asakawa , Hiroshi Uneda, Ryuichi Komatsu, Arashi Kitakaze
    • Organizer
      IUMRS-ICAM
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] BaCl2-MgCl2-NaHCO3混合水溶液中でのノルセサイトBaMg(CO3)2の水溶液成長2017

    • Author(s)
      麻川明俊、畝田広志、小松隆一
    • Organizer
      結晶成長の数理(研究会)
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  • [Remarks] 水熱合成のその場観察で新材料の創生

    • URL

      http://web.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~hasakawa/theme.html

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Published: 2017-04-28   Modified: 2024-12-25  

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