| 研究課題/領域番号 |
21K05045
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
高澤 健 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, 主幹研究員 (10354317)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 有機結晶 / 構造相転移 / ナノファイバー / アクチュエータ / ラマン分光 / 座屈 / 高速度カメラ / 複屈折 / 相境界 / 有機単結晶 / 単結晶 / 動的座屈 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
温度変化により有機結晶が突然粉砕する現象が古くから知られている。結晶粉砕は、構造相転移により結晶に瞬間的に大きな応力が発生するために生じる。このため、発生力を利用した高速アクチュエータ等への応用が期待されるが、結晶自体が粉砕してしまう不可逆過程であるため、デバイス応用が困難であるだけでなく、相転移機構の詳細研究も困難であった。本研究では、結晶をナノファイバー化すると、粉砕を免れ相転移の発生と進展をファイバーの屈曲変形として観測できることを示し、相転移の詳細研究を行う。さらには、ナノファイバーは粉砕しないことを利用して、繰り返し動作が可能なナノファイバー高速アクチュエータの開発を目指す。
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| 研究成果の概要 |
温度誘起構造相転移により有機単結晶が突然粉々に砕ける現象が知られており、相転移の際に結晶が発生する大きな力を利用したアクチュエータなどへの応用が期待されている。本研究では、結晶粉砕を示す1,2,4,5-四臭化ベンゼンを用い、結晶をナノファイバー化すれば、粉砕を免れて繰り返し相転移させることが可能であることを示した。さらに、相転移の際に生じるファイバーの変形を利用したアクチュエータを製作した。このアクチュエータは、自身の1万倍の質量を持つ物体を重力に抗して空中に跳ね上げることが可能な、非常に強い力を発生することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
温度変化や光照射などの外部刺激が誘起する有機結晶の構造相転移は、基礎科学とデバイス応用の両面から注目を集めている。中でも、構造相転移により粉砕を示す結晶は、現象の高速性と発生応力の大きさから、高速・高出力アクチュエータなどへの応用が期待されている。本研究では、粉砕を伴う相転移のダイナミクス研究を可能にする手法を開発しただけでなく、デバイス応用の可能性も実証した。従って、基礎科学とデバイス応用の両面で、波及効果・発展性が期待できる。
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