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テラヘルツ分光による柔粘性結晶中の格子欠陥の新評価法

研究課題

研究課題/領域番号 20K05443
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分32020:機能物性化学関連
研究機関秋田大学

研究代表者

丹野 剛紀  秋田大学, 地方創生センター, 准教授 (70390721)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード柔粘性結晶 / 相転移 / テラヘルツ分光 / 配向性秩序-無秩序相転移 / 熱分析
研究開始時の研究の概要

格子欠陥を故意に導入した柔粘性結晶のテラヘルツ透過スペクトルを計測し,欠陥導入前との差異を評価する.熱処理により欠陥濃度を変えながらデータを体系的に収集し,さらに量子化学計算を援用し,計測された各吸収ピークと格子欠陥のタイプとの対応関係を明らかにする.他にも,薄板状の試料に屈曲や引張などの加工を加え転位を導入した部分を,テラヘルツ波でラインスキャンし,転位が多い部分のスペクトル上の特徴を把握する.

研究成果の概要

「柔粘性結晶」と呼ばれる一群の物質は,融点直下で配向無秩序相を呈し,さらに低い温度では通常の結晶状態をとる.配向無秩序相とは,分子が格子点にとどまっていながら,配向はランダムになっている状態である.本研究では,テラヘルツ分光法などによって,柔粘性結晶の相転移における分子レベルでの挙動,具体的には高濃度の内因性欠陥の発生等について体系的かつ詳細な知見を得た.また,不純物の添加による欠陥の導入についても仔細に観測・評価することができた.さらに,カンファーキノンが柔粘性結晶であることも新たに発見された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

ここ数年,柔粘性結晶は,その巨大圧力熱量効果を利用した新たな冷媒としての応用への期待が高まっている.本研究の成果は,そのような応用に際し,材料としての柔粘性結晶の性能や安定性の評価に有効な方法を提供する.また,柔粘性結晶への不純物添加あるいは混晶化による改質の足掛かりとなる知見を含んでおり,テラヘルツ分光がその評価にも有効であることを示している.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Terahertz linear polarizer made of an organic single crystal2022

    • 著者名/発表者名
      Tanno Takenori、Shimada Ryo、Takaya Takumu、Sasaki Wataru、Yamada Manabu、Adachi Emi、Yodokawa Shinichi、Kurabayashi Toru
    • 雑誌名

      Optics & Laser Technology

      巻: 147 ページ: 107669-107669

    • DOI

      10.1016/j.optlastec.2021.107669

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Orientationally disordered phase of camphorquinone2024

    • 著者名/発表者名
      Reo Saito, Shinichi Yodokawa, Toru Kurabayashi, Takenori Tanno
    • 学会等名
      CEMSupra 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase transition of camphor-camphorquinone plastic co-crystals investigated by using terahertz spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Reo Saito, Shinichi Yodokawa, Toru Kurabayashi, Runa Shimizu, Norihito Doki, Takenori Tanno
    • 学会等名
      International Symposium for the 80th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation and characterization of plastic co-crystals for cooling-system application2023

    • 著者名/発表者名
      Takenori Tanno
    • 学会等名
      International Conference on Functional Materials for Future Technology (IC-FMFT2023)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design, Fabrication, and Properties of a Terahertz Linear Polarizer made of an Organic Single Crystal2022

    • 著者名/発表者名
      Takenori Tanno, Wataru Sasaki, Manabu Yamada, Emi Adachi, Shinichi Yodokawa, Toru Kurabayashi
    • 学会等名
      The 15th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO Pacific Rim, CLEO-PR 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] テラヘルツ分光を用いたカンファー結晶のダイナミクスの研究2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木航,丹野剛紀,安達恵美,淀川信一,倉林徹
    • 学会等名
      第30回有機結晶シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Observation and simulation of the phase transition of a plastic crystal of nonadecane2022

    • 著者名/発表者名
      Takenori Tanno
    • 学会等名
      Understanding Crystallisation: Faraday Discussion
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gas adsorption/desorption behaviors of ZIF-8 investigated with terahertz waves2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木航,淀川信一,倉林徹,安達恵美,丹野剛紀
    • 学会等名
      令和3年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Investigation of ZIF-8 gas adsorption/desorption characteristics using terahertz waves2021

    • 著者名/発表者名
      Wataru Sasaki, Takenori Tanno, Emi Adachi, Manabu Yamada, Shinichi Yodokawa, Toru Kurabayashi
    • 学会等名
      Royal Society of Chemistry Tokyo International Conference 2021 (RSC-TIC2021): Spectroscopic imaging and sensing
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Terahertz vibration of ZIF-8 and its response upon gas adsorption2020

    • 著者名/発表者名
      Takenori Tanno, Manabu Yamada
    • 学会等名
      Cooperative phenomena in framework materials: Faraday Discussion
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 有機単結晶を用いたテラヘルツ帯偏光子2020

    • 著者名/発表者名
      島田凌,高谷拓夢,淀川信一,倉林徹,安達恵美,丹野剛紀
    • 学会等名
      第45回光学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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