| 研究課題/領域番号 |
16K21164
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
結晶工学
ナノ構造化学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
荒木 優希 京都大学, 工学研究科, 特定研究員 (50734480)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | バイオミネラリゼーション / 固液界面 / 水和構造 / 炭酸カルシウム / 周波数変調原子間力顕微鏡 / マグネシウム / 多形制御 / カルサイト / アラゴナイト / 周波数変調型原子間力顕微鏡 / 結晶成長 / 表面・界面物性 / 走査プローブ顕微鏡 |
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| 研究成果の概要 |
本研究は、炭酸カルシウム結晶の多形変化における水の影響を明らかにすることを目的として実施した。固液界面を原子分解能で観察することができる周波数変調原子間力顕微鏡(FM-AFM)を用い、マグネシウムや有機分子を添加したときの炭酸カルシウム結晶表面の水和構造の変化を観察し、特にマグネシウムによって界面水の空間分布が顕著に変化することがわかった。固液界面における水の空間分布の解析により、マグネシウムが水和構造を撹乱する効果があることが明らかとなった。
親水的な添加物による界面水の撹乱効果によって結晶表面の水によるエネルギー障壁が低減し、多形変化を誘起する界面エネルギー変化が生じている可能性を見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で明らかとなった、マグネシウムによる結晶表面の水和構造の撹乱は親水的な添加物によって普遍的に生じる効果である可能性が高い。固液界面に形成される水和構造は、固体表面への物質の吸着や拡散に対して物理的なバリアとなり、固体表面における物質輸送を阻害する。この影響は、ぬれ性や摩擦などマクロな物性にも及ぶと考えられているが、これらの物性を変化させる触媒にはマグネシウムや遷移金属を始めとして親水的な物質が用いられている。そのため、このメカニズムにも水和構造の撹乱効果が関与していると考えられ、本研究の成果は液中の触媒メカニズムの解明に向けた研究へ波及することが期待できる。
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