| 研究課題/領域番号 |
17H01209
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
分析化学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
岡田 哲男 東京工業大学, 理学院, 教授 (20183030)
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| 研究分担者 |
火原 彰秀 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30312995)
原田 誠 東京工業大学, 理学院, 助教 (60313326)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
44,330千円 (直接経費: 34,100千円、間接経費: 10,230千円)
2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2019年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2018年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2017年度: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
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| キーワード | 氷 / 凍結 / 凍結濃縮 / 分光法 / 凍結圏の環境化学 / pH / 氷/液相界面 / 蛍光スペクトル / ラマンスペクトル / X線分光 / マイクロ、ナノ液相液相 / 氷結晶成長 / ラマン分光 / 凍結合成 / マイクロ、ナノ液相 / 粒子 / マイクロ・ナノデバイス / 界面化学 / 液相の粘性率 |
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| 研究成果の概要 |
凍結を用いてマイクロ、ナノ液相空間の大きさを制御することで、新たな機能を開拓し、凍結系の本質を解明に資する以下の結果を得た。①大きさを制御したマイクロ空間での粒子の電気泳動からAFPと氷の相互作用を明らかにした。②蛍光プローブを用いて、マイクロ、ナノ凍結空間での分子凝集体形成、プローブ溶解度の特異的増加、それによる新たな化学種の生成を見出した。③イオンの氷結晶への取り込み不均衡に起因する凍結濃縮溶液(FCS)のpH不均一、FCSのpH緩衝と氷の結晶欠損との関係を解明した。④氷結晶に取り込まれたイオンの局所構造を明らかにした。⑤凍結によりラマン分光を簡易に高感度化できることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
凍結は環境、生命科学、エネルギー科学など重要な先端領域でも重要な役割を果たしている。たとえば、食品、薬品や細胞の凍結保存、メタンハイドレート、雲や高緯度地域での雪氷圏での物質循環と地球環境への関与などはいずれも凍結が深く関係している。しかし、凍結系での化学はほとんど解明されていない。本研究では、不純物を含む水溶液を凍結すると、ほとんどの場合氷と共存する溶液が生じること、その溶液と氷の界面が特異的な性質を持つこと、これが上記重要分野での凍結に関係すると考え、凍結系での新たな現象を見出し、その起源を明らかにした。また、凍結系の特徴を生かして新たな高感度、高機能な計測法を開発した。
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