圧力ジャンプによる結晶成長の速度論的観察

• 研究課題/領域番号: 04227208
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 高野 薫 筑波大学, 物質工学系, 助教授 (60133005)
• 研究分担者: 若槻 雅男 筑波大学, 物質工学系, 教授 (50114153)
• 研究期間 (年度): 1992
• 研究課題ステータス: 完了 (1992年度)
• 配分額: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 1992年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: 結晶成長 / 圧力ジャンプ / 速度論的観察 / 成長形 / ラフニング転移 / ベンゼン / ナフタレン

研究概要

結晶成長における圧力の効果は未だ知られていない。圧力は平均原子間距離を定めるパラメーターであり結晶成長過程に大きな影響を及ぼす筈である。従って圧力の効果を知ることは原子レベルでの結晶長成機構の全体像を解明するためにぜひ必要と考えられる。そのため本研究では、圧力ジャンプによって速度論的観察の環境を大幅に向上させ、成長形(溶解形)・長成(溶解)速度の圧力・温度・組成・過(未)飽和度に対する系統的な変化を目祥観察し、圧力の効果を探索している。
圧力ジャンプにより、ベンゼン-トルエン、ベンゼン-シクロヘキサン、ベンゼン-ナフタレン二元系からベンゼンの結晶を成長させた。低下飽和度で八面体の成長形を見いだし、消光位の観察と画像解析から、{111}面で囲まれていることがわかった。また、〈010〉方向の角がラウンドする現象が見いだされ、シャープ-ラウンド転移の圧力・温度・組成依存性が観察された。このラウンドはカイネテック・ラフニングの結果ではなく、(010)面のサーマル・ラフニング転移に起因する可能性が示された。またナフタレン-トルエン二元系からのナフタレン結晶の成長形も観察され、(201^^-)面のサーマル・ラフニング転移に起因すると考えられる角のラウンドが観察された。そのシヤープラウンド転移の圧力・温度・組成依存性はベンゼンのそれとは定性的に異なることが解かった。以上の二つの観察結果の溶解のエントロピーの圧力・温度・組成依存性による説明が試みられた。
圧力ジャンプにより、パラキシレン-メタキシレン二元系からパラキシレンの結晶を成長させて、圧力・温度・組成・過飽和度に対する成長形の系統的な変化が観察された。成長形が平行六面体から骸晶へと変化する臨界過飽和度の圧力・温度・組成依存性が観察され、二次元核生成頻度の圧力・温度依存性による説明が検討された。
以上にように三つの結晶について成長形の圧力・温度・組成・過飽和度依存性が見いだされ、サーマル・ラフニング転移、二次元核生成の圧力依存性に関与すると考えられる圧力の効果が検出された。