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磁気電気化学マイクロ渦流における対称性の破れとキラル界面形成の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K04913
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 ナノマイクロシステム
研究機関東北大学

研究代表者

茂木 巖  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50210084)

研究協力者 青柿 良一  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードマイクロ渦流 / キラリティ / 磁気電気化学 / 磁気流体力学 / アミノ酸 / 対称性の破れ / 触媒・化学プロセス / 流体工学 / 分子認識
研究成果の概要

研究代表者は以前,磁場を印加しながら電析を行う磁気電析という手法で,金属の電析膜にキラル界面が生成することを発見した.本研究ではローレンツ力により励起されるマイクロMHD(電磁流体)渦流の自己組織化状態がキラル界面形成をもたらすことを見出した.さらに,多様な磁気電析条件を創出することにより,キラル対称性が破れる条件を探索し,生体分子のホモキラリティの起源解明の新たな可能性を提案した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

鉱物の結晶成長や溶解過程で生じる界面のキラリティは,生命の起源,ホモキラリティなどと深く関わる極めて重要な研究テーマである.本研究で解明することができたキラル界面形成のメカニズムは,アミノ酸生成のための反応場が鉱物界面であることを強く示唆するものである.さらに,鉱物界面へのイオンの特異吸着などによるキラル対称性の破れは,アミノ酸のホモキラリティの起源に迫る極めて重要な発見と言える.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Surface chirality effects induced by magnetic fields2018

    • 著者名/発表者名
      I. Mogi, R. Morimoto, R. Aogaki
    • 雑誌名

      Curr. Opin. Electrochem.

      巻: 7 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1016/j.coelec.2017.09.029

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chiral Symmetry Breaking in Magnetoelectrochemical Etching with Chloride Additives2018

    • 著者名/発表者名
      I. Mogi, R. Aogaki, K. Takahashi
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 23 号: 1 ページ: 19-19

    • DOI

      10.3390/molecules23010019

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of Vertical Magnetohydrodynamic Flows on Chiral Surface Formation in Magnetoelectrolysis2018

    • 著者名/発表者名
      I. Mogi, R. Morimoto, R. Aogaki, K. Takahashi
    • 雑誌名

      Magnetochemistry

      巻: 4 号: 3 ページ: 40-40

    • DOI

      10.3390/magnetochemistry4030040

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of Vertical MHD Flows and Cell Rotation on Surface Chirality in Magnetoelectrodeposition2018

    • 著者名/発表者名
      I. Mogi, R. Morimoto, R. Aogaki, K. Takahashi
    • 雑誌名

      IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering

      巻: 424 ページ: 012024-012024

    • DOI

      10.1088/1757-899x/424/1/012024

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Magneto-Dendrite Effect: Copper Electrodeposition under High Magnetic Field2017

    • 著者名/発表者名
      Miura Makoto、Oshikiri Yoshinobu、Sugiyama Atsushi、Morimoto Ryoichi、Mogi Iwao、Miura Miki、Takagi Satoshi、Yamauchi Yusuke、Aogaki Ryoichi
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 7 号: 1 ページ: 45511-45511

    • DOI

      10.1038/srep45511

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chiral Surface Formation in Magnetoelectrolysis on Micro-Electrodes2017

    • 著者名/発表者名
      Mogi I., Aogaki R., Takahashi T.
    • 雑誌名

      Magnetohydrodynamics

      巻: 53 ページ: 321-328

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of Magnetohydrodynamic Micro-Vortices with Guanine Micro-Crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Mogi Iwao、Iwasaka Masakazu、Aogaki Ryoichi、Takahashi Kohki
    • 雑誌名

      J. Electrochem. Soc.

      巻: 164 号: 9 ページ: H584-H586

    • DOI

      10.1149/2.0711709jes

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chiral Surface Formation in Magnetoelectrodeposition on Micro-Electrodes2016

    • 著者名/発表者名
      I. Mogi, R. Aogaki, K. Takahashi
    • 雑誌名

      Int. PAMIR Conf. on Fundamental and Applied MHD, (Cagliari, Italy, Jun. 20-24, 2016)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Origin of Nanobubbles Electrochemically Formed in a Magnetic Field: Ionic Vacancy Production in Electrode Reaction2016

    • 著者名/発表者名
      R. Aogaki, A. Sugiyama, M. Miura, Y. Oshikiri, M. Miura, R. Morimoto, S. Takagi, I. Mogi, Y. Yamauchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 28297-28297

    • DOI

      10.1038/srep28927

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 磁気電析におけるキラリティの磁場依存性の破れ2019

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会(東京工業大学)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 磁気電気化学キラリティにおける垂直MHD対流の役割2019

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会(京都大学)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Vertical MHD Flows and Cell Rotation on Surface Chirality in Magnetoelectrodeposition2018

    • 著者名/発表者名
      I. Mogi
    • 学会等名
      9th Int. Symp. on Electromagnetic Processing of Materials (Awaji, Japan)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 回転磁気電析におけるキラル対称性2018

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会(名古屋国際会議場)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 回転磁気電析におけるキラル対称性2018

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      第85回電気化学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] グアニン微結晶を用いたマイクロMHD渦流の観察2017

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      電気化学会第84回大会
    • 発表場所
      首都大学東京(八王子市南大沢)
    • 年月日
      2017-03-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Recent Topics in Magnetoelectrochemical Chirality2017

    • 著者名/発表者名
      I. Mogi
    • 学会等名
      7th Int. Conf. on Magneto-Science
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 回転磁気電析におけるキラル選択性2017

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会(福岡国際会議場)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロMHD渦流の可視化と回転磁気電析法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      第12回日本磁気科学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁気電解エッチングにおけるキラル界面形成と添加剤効果2016

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      第11回日本磁気科学会年会
    • 発表場所
      物質・材料研究機構(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁気電解エッチングによるキラル界面形成への特異吸着の効果2016

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟市中央区)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Chiral Surface Formation in Magnetoelectrodeposition on Micro-Electrodes2016

    • 著者名/発表者名
      茂木 巖
    • 学会等名
      10th Int. PAMIR Conf. on Fundamental and Applied MHD
    • 発表場所
      T-Hotel (Cagliari, Italy)
    • 年月日
      2016-06-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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