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結晶表面上の化学反応を可視化する:氷表面上での酸性ガスの吸着・融解反応の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H02016
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 結晶工学
研究機関北海道大学

研究代表者

佐崎 元  北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60261509)

研究分担者 長嶋 剣  北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (60436079)
村田 憲一郎  北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (60646272)
古川 義純  北海道大学, 低温科学研究所, 名誉教授 (20113623)
連携研究者 古川 義純  北海道大学, 低温科学研究所, 名誉教授 (20113623)
研究協力者 猪股 将弘  
Chen Jialu  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)
2017年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2016年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
2015年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
キーワード氷 / 表面化学反応 / 可視化 / 酸性ガス / 高分解光学顕微鏡
研究成果の概要

下記の6点を見出した.1) HClガスが存在すると,擬似液体層が存在し得ない温度領域においても,氷上に液体相が生成する.2) HClガス存在下で氷を成長させるとHCl液滴が液体のまま氷中に取り込まれる.3) 氷上のHCl液体相の濡れ角は純水よりも顕著に大きい.4) 二酸化炭素と酸素は擬似液体層の生成に寄与しない.5) 氷表面に存在する液滴状と薄層状の擬似液体層は,バルク水に比べてそれぞれ20倍および200倍流れにくい.また,2種類の擬似液体層は,氷表面での液相の濡れ性が水蒸気圧によって異なることで生成する.6) 氷ベーサル面の単位渦巻ステップの成長カイネティクスは複雑な温度依存性を示す.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (39件) (うち国際学会 13件、 招待講演 12件)

  • [国際共同研究] University of Sherbrooke(Canada)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Sherbrooke(Canada)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Temperature Dependence of the Growth Kinetics of Elementary Spiral Steps on Ice Basal Faces Grown from Water Vapor2018

    • 著者名/発表者名
      Inomata Masahiro、Murata Ken-ichiro、Asakawa Harutoshi、Nagashima Ken、Nakatsubo Shunichi、Furukawa Yoshinori、Sazaki Gen
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 18 号: 2 ページ: 786-793

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.7b01251

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 氷の表面はなぜ濡れるのか?2017

    • 著者名/発表者名
      村田憲一郎,佐﨑 元
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 72 ページ: 669-674

    • NAID

      130007420040

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two types of quasi-liquid layers on ice crystals are formed kineticcally2016

    • 著者名/発表者名
      Harutoshi. Asakawa, Gen. Sazaki, Ken. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 113 号: 7 ページ: 1749-1753

    • DOI

      10.1073/pnas.1521607113

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct Visualization of Quasi-Liquid Layers on Ice Crystal Surfaces Induced by Hydrogen Chloride Gas2016

    • 著者名/発表者名
      K. Nagashima, G. Sazaki, T. Hama, H. Asakawa, K. Murata, Y. Furukawa
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design,

      巻: 16 号: 4 ページ: 2225-2230

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.6b00044

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new thermodynamic origin of surface melting on ice crystals2016

    • 著者名/発表者名
      K. Murata, H. Asakawa, K. Nagashima, Y. Furukawa
    • 雑誌名

      Proc. Nat. Acad. Sci. USA.

      巻: 113 号: 44

    • DOI

      10.1073/pnas.1608888113

    • NAID

      130005974889

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In-situ observation of crystal surfaces by optical miscroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, K. Nagashima, K. Murata, Y. Furukawa
    • 雑誌名

      Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials

      巻: 62 ページ: 408-412

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ゼロ度以下の温度でも濡れている氷の表面2016

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 雑誌名

      化学と教育

      巻: 64 ページ: 396-399

    • NAID

      130005306470

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prism and Other High-Index Faces of Ice Crystals Exhibit Two Types of Quasi-Liquid Layers2015

    • 著者名/発表者名
      Harutoshi Asakawa, Gen Sazaki, Ken Nagashima, Shunichi Nakatsubo, Yoshinori Furukawa
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 15 号: 7 ページ: 3339-3344

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.5b00438

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ Determination of Surface Tension-to-Shear Viscosity Ratio for Quasiliquid Layers on Ice Crystal Surfaces2015

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichiro Murata, Harutoshi Asakawa, Ken Nagashima, Yoshinori Furukawa, Gen Sazaki
    • 雑誌名

      Physical review letters

      巻: 115 号: 25 ページ: 256103-256103

    • DOI

      10.1103/physrevlett.115.256103

    • NAID

      120005829704

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oscillatory growth for twisting crystals2015

    • 著者名/発表者名
      Ibaraki, Shunsuke Ise, Ryuta Ishimori, Koichiro Oaki, Yuya Sazaki, Gen Yokoyama, Etsuro Tsukamoto, Katsuo Imai, Hiroaki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 51 号: 40 ページ: 8516-8519

    • DOI

      10.1039/c5cc01466b

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct observation of bunching of elementary steps on protein crystals under forced flow conditions2015

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, G. Dai
    • 雑誌名

      Theoretical & Applied Mechanics Letters

      巻: 5 ページ: 173-176

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Hydrochloric acid droplets on ice crystal surfaces embedded in ice by vapor growth2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nagashima, G. Sazaki, T. Hama, K. Murata, Y. Furukawa
    • 学会等名
      14th International Conference on the Physics and Chemistry of Ice
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature dependence of the growth kinetics of elementary spiral steps on ice basal faces grown from water vapor2018

    • 著者名/発表者名
      M. Inomata, K. Murata, H. Asakawa, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa, G. Sazaki
    • 学会等名
      14th International Conference on the Physics and Chemistry of Ice
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of quasi-liquid layers on polycrystalline ice2018

    • 著者名/発表者名
      J. Chen, K. Nagashima, K. Murata, G. Sazaki
    • 学会等名
      14th International Conference on the Physics and Chemistry of Ice
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In situ observation of ice-water interface by advanced optical microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      K. Murata, K. Nagashima, G. Sazaki
    • 学会等名
      14th International Conference on the Physics and Chemistry of Ice
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高分解光学顕微鏡で見る氷-水成長・融解界面の構造とダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      村田憲一郎,佐﨑 元
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] The temperature range of the existence of quasi-liquid layers on polycrystalline ice2018

    • 著者名/発表者名
      Jialu Chen, Ken Nagashima, Ken-ichiro Murata, Gen Sazaki
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 氷結晶の単位ステップ成長カイネティクスの温度依存性2017

    • 著者名/発表者名
      猪股将弘, 佐﨑 元, 長嶋 剣, 村田憲一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 氷結晶上における擬似液体層の濡れダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      村田憲一郎,佐﨑 元
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] In-situ observation ov ice crystal surfaces at the molecular level by advanced optical microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, Ken-ichiro Murata, Masahiro Inomata, Jialu Chen, Ken Nagashima, Yoshinori Furukawa
    • 学会等名
      21st American Conference on Crystal Growth and Epitaxy,
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ゼロ℃以下の温度でも濡れている氷結晶表面の不思議:2種類の擬似液体層2017

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,村田憲一郎,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      第62回低温生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 塩化水素ガスによって氷表面に生じる液体層のその場観察2017

    • 著者名/発表者名
      長嶋 剣,佐﨑 元,羽馬哲也,村田憲一郎,古川義純
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高分解能光学顕微鏡によって可視化された氷の表面融解現象2017

    • 著者名/発表者名
      長嶋 剣,佐﨑 元,羽馬哲也,村田憲一郎,古川義純
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Surface melting of polycrystalline ice2017

    • 著者名/発表者名
      Jialu Chen, Ken Nagashima, Ken-ichiro Murata, Gen Sazaki
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 気相成長によって氷内部に埋め込まれた塩酸液滴包有物2017

    • 著者名/発表者名
      長嶋剣, 佐﨑 元, 羽馬哲也, 村田憲一郎, 古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高分解光学顕微鏡による結晶 融液界面のその場観察2017

    • 著者名/発表者名
      村田憲一郎, 佐﨑 元
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高分解光学顕微鏡による氷-水成長・融解界面のその場観察2017

    • 著者名/発表者名
      村田憲一郎, 佐﨑 元
    • 学会等名
      第46回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 氷結晶の単位ステップ成長カイネティクスの温度依存性2017

    • 著者名/発表者名
      猪股将弘,村田憲一郎,長嶋 剣,麻川明俊,中坪俊一,古川義純,佐﨑 元
    • 学会等名
      第46回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 気相成長によって表面液体層経由で氷内部に取り込まれる塩化水素ガス2017

    • 著者名/発表者名
      長嶋 剣,佐﨑 元,羽馬哲也,村田憲一郎,古川義純
    • 学会等名
      第46回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Formation of quasi-liquid layers on polycrystalline ice2017

    • 著者名/発表者名
      Jialu Chen, Ken Nagashima, Ken-ichiro Murata, Gen Sazaki
    • 学会等名
      第46回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ロ℃以下の温度でも融ける氷表面の不思議:原子高さを見分けることができる光学顕微鏡でみた氷結晶の表面2017

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,村田憲一郎,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      第41回日本顕微鏡学会関東支部講演会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所臨海副都心センター(東京都・江東区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In-situ observation of surface melting of ice crystals by advanced optical microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, H. Asakawa, K. Murata, K. Nagashima, S. Nakatsubo and Y. Furukawa
    • 学会等名
      The 2nd International Workshop on Heterogeneous Kinetics Related Atmospheric Aerozols
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Surface melting of ice crystals observed by advanced optical microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, H. Asakawa, K. Murata, K. Nagashima, S. Nakatsubo and Y. Furukawa
    • 学会等名
      The 7th Japan-China-Korea Joint Conference on MEMS/NEMS
    • 発表場所
      Sapporo Education and Culture hall(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 氷表面上における擬似液体層の濡れダイナミクス:顕微鏡その場観察による擬似液体層の物性測定2016

    • 著者名/発表者名
      村田憲一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 氷結晶表面での単位ステップの成長速度と間隔のその場計測2016

    • 著者名/発表者名
      猪股将弘, 長嶋剣, 村田憲一郎, 佐﨑 元
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高分解能光学顕微鏡で見た氷の表面融解2016

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,村田憲一郎,長嶋 剣,古川義純
    • 学会等名
      食品科学工学会第63回大会
    • 発表場所
      名城大学天白キャンパス(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In situ observation of ice crystal surfaces by advanced optical microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, H. Asakawa, K. Murata, K. Nagashima, S. Nakatsubo and Y. Furukawa
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • 発表場所
      Nagoya Congress Center(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Direct observation of surface melting on rough ice crystal surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      H. Asakawa, G. Sazaki, K. Murata, K Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • 発表場所
      Nagoya Congress Center(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A simple physical model of surface melting on ice crystals2016

    • 著者名/発表者名
      K. Murata, H. Asakawa, K. Nagashima, Y. Furukawa, G. Sazaki
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • 発表場所
      Nagoya Congress Center(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct visualization of quasi-liquid layers on ice crystal surfaces induced by hydrogen chloride gas2016

    • 著者名/発表者名
      K. Nagashima, G. Sazaki, T. Hama, H. Asakawa, K. Murata, Y. Furukawa
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • 発表場所
      Nagoya Congress Center(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 氷表面に生じる塩酸液滴挙動の水蒸気量依存性2016

    • 著者名/発表者名
      長嶋剣, 佐﨑 元, 羽馬哲也, 村田憲一郎, 古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 濡れ現象から見た氷の表面融解2016

    • 著者名/発表者名
      村田憲一郎, 麻川明俊, 長嶋 剣, 古川義純, 佐﨑 元
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高分解光学顕微鏡による氷表面での擬似液体層生成過程のその場観察2016

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,村田憲一郎,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      日本表面科学会2016年東北・北海道支部研究会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(北海道・札幌市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 塩化水素ガスによって氷ベーサル面に生成する液体2015

    • 著者名/発表者名
      長嶋 剣, 佐﨑 元, 羽馬哲也, 村田憲一郎, 中坪俊一, 古川義純
    • 学会等名
      第45回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 濡れ現象から見た氷の表面融解2015

    • 著者名/発表者名
      村田憲一郎,麻川明俊, 長嶋 剣, 古川義純, 佐﨑 元
    • 学会等名
      第45回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 氷表面上における擬似液体層の濡れダイナミクス:顕微鏡その場観察による擬似液体層の物性測定2015

    • 著者名/発表者名
      村田憲一郎,麻川明俊, 長嶋 剣, 古川義純, 佐﨑 元
    • 学会等名
      第45回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 塩化水素ガスによって氷ベーサル面に生成する液体層2015

    • 著者名/発表者名
      長嶋 剣, 佐﨑 元, 羽馬哲也, 村田憲一郎, 中坪俊一, 古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高分解光学顕微鏡で見る氷結晶の表面融解2015

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,村田憲一郎,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      化学工学会第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular-level in-situ observation of the surface melting of ice crystals by advanced optical microcopy2015

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, H. Asakawa, K. Murata, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      Crystal Growth & Assembly, Gordon Research Conference
    • 発表場所
      University of New England, Biddeford, USA
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The appearance of quasi-iquid layers on ice crystal surfaces2015

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, H. Asakawa, K. Murata, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Application
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      2015-06-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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