ソフト準結晶-準結晶の普遍性と新物性の理論的研究

• 研究課題/領域番号: 22540375
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 堂寺 知成 近畿大学, 理工学部, 教授 (30217616)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2010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: (E)金属 / 準結晶 / 物性理論 / ソフトマター / 高分子 / シミュレーション / コロイド / タイリング / ジャイロイド

研究概要

結晶形成には引力は必要なく,剛体球ポテンシャル(斥力)だけで結晶形成するという Alderらの発見は 1957年の発見当時大きな驚きをもたらした。本研究によって,剛体球の外側にステップ状の斥力を付加した単純なハードコア -ソフトシェル模型で, 10回, 12回, 18回対称のさまざまな準結晶が生成されることがわかった。この結果はスケールや物質の特殊性に依存せず,一般的メカニズムで準結晶が生成されることを示した重要な成果で,準結晶研究および物質科学に大きな進展をもたらした。

研究成果

• [雑誌論文] 3重周期極小曲面上の剛体球 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成, 松澤淳一
  • 雑誌名: 特集「現代幾何学と物質科学との新融合領域」日本表面科学会誌 巻: 34第1号 ページ: 21-26
  • NAID: 10031147248
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3重周期極小曲面上の剛体球 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成・松澤淳一
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 34 号: 1 ページ: 21-26
  • DOI: 10.1380/jsssj.34.21
  • NAID: 130004486786
  • ISSN: 0388-5321, 1881-4743
  • 査読あり
• [雑誌論文] Toward the discovery of new soft quasicrystals: From a numerical study viewpoint (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera
  • 雑誌名: J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 巻: 50 号: 3 ページ: 155-167
  • DOI: 10.1002/polb.22395
  • NAID: 120005733410
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quest for the Gyroid Labyrinth: Geometry and Topology in Soft Matter (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera
  • 雑誌名: JPSJ Online-News and Comments
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hard spheres on the gyroid surface (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Doteral, Masakiyo Kimoto, Junichi Matsuzawa
  • 雑誌名: Interface Focus 巻: 2 号: 5 ページ: 575-581
  • DOI: 10.1098/rsfs.2011.0092
  • 査読あり
• [雑誌論文] ノーベル賞記念論文集 解説論文「Quasicrystals in Soft Matter」 (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera
  • 雑誌名: Israel Journal of Chemistry 巻: 51 号: 11-12 ページ: 1197-1205
  • DOI: 10.1002/ijch.201100146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kaleidoscopic morphologies from ABC star-shaped terpolymers (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsushita, K. Hayashida, T. Dotera & A. Takano
  • 雑誌名: J. Phys. Condens Matt. 巻: 23 号: 28 ページ: 284111-284111
  • DOI: 10.1088/0953-8984/23/28/284111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hyperbolic Tiling on the Gyroid Surface in a Polymeric Alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera &J. Matsuzawa
  • 雑誌名: RIMS, Kokyuroku 巻: No.1725 ページ: 80-91
• [雑誌論文] Hyperbolic Tiling on the Gyroid Surface in a Polymeric Alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Dotera, Junichi Matsuzawa
  • 雑誌名: RIMS, Kokyuroku(京都大学数理解析研究所講究録) 巻: No.1725 ページ: 80-91
• [学会発表] 拘束空間中の高分子 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成
  • 学会等名: 日本物理学会年会領域12,7,11シンポジウム
  • 発表場所: 広島大学(広島県)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] ハードコアーソフトショルダー粒子系の2次元準結晶形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成, 大城辰也, P. Ziherl
  • 学会等名: 第17回準結晶研究会
  • 発表場所: 近畿大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-12-20
• [学会発表] ハードコアーソフトショルダー粒子系の2次元準結晶一多角形解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林昭博, 堂寺知成
  • 学会等名: 第17回準結晶研究会
  • 発表場所: 近畿大学(大阪府)
  • 年月日: 2012-12-20
• [学会発表] Hard Spheres on the Gyroid Surface (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera, et al.
  • 学会等名: MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston(USA)
  • 年月日: 2012-11-29
• [学会発表] Quasicrystals formed by hard-core/square-shoulder particles (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera, T. Oshiro, P. Ziherl
  • 学会等名: MRS FallMeeting
  • 発表場所: Boston(USA)
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] ソフト準結晶一準結晶の新展開一2011年ノーベル化学賞『準結晶の発見』 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成
  • 学会等名: 高分子分析研究懇談会
  • 発表場所: ホテルゆうぽうと品川(東京都)
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] ハードコアーソフトショルダー粒子系の2次元準結晶形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成, 大城辰也, P. Ziherl
  • 学会等名: 日本物理学会分科会
  • 発表場所: 横浜国立大学(神奈川県)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Quasicrystals formed by hard-core/square-shoulder particles (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Dotes, T. Oshiro, P. Ziherl
  • 学会等名: Aperiodic
  • 発表場所: Cairns(Australia)
  • 年月日: 2012-09-04
• [学会発表] ハードコアーソフトシェル粒子系の準結晶形成シミュレーションII (2012)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成, 大城辰也, P. Ziherl
  • 学会等名: 高分子学会年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-05-31
• [学会発表] QUASICRYSTALS FORMED BY HARD-CORE/SQUARE-SHOULDER PARTICLES (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Dotes et al.
  • 学会等名: Quasicrystal International Conference at Taipei Tech
  • 発表場所: 国立台北科技大(台湾)
  • 年月日: 2012-05-08
• [学会発表] 「準結晶の物理一理論的側面から一」 領域6シンポジウム「魅惑の固体一準結晶一 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大(兵庫県)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 準結晶の物理-理論的側面から- (2012)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成
  • 学会等名: 物理学会年会(領域6シンポジウム)「魅惑の固体・準結晶-」
  • 発表場所: 関西学院大学(兵庫県)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] ジャイロイド曲面上の剛体球の相転移 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成,木元将清,松澤淳一
  • 学会等名: 日本物理学会年会
  • 発表場所: 関西学院大学(兵庫県)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] ジャイロイド曲面上の剛体球のアルダー転移 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成
  • 学会等名: 筑波大学機能物質創成研究拠点若手啓発講演会「キュービック相の科学:普遍性と特殊性」
  • 発表場所: 筑波大学(茨城県)
  • 年月日: 2012-03-14
• [学会発表] ジャイロイド曲面上の剛体球のアルダー転移 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成
  • 学会等名: 筑波大学機能物質創成研究拠点若手啓発講演会(兼つくばソフトマター講演会)「キュービック相の科学:普遍性と特殊性」
  • 発表場所: 筑波大学(茨城県)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-14
• [学会発表] Phase Transition of Hard Spheres on the Gyroid Surface (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kimoto, T. Dotera, and J. Matsuzawa
  • 学会等名: Transition Dynamics in Soft Matter: Phase Bridging Microscale and Mesoscale
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所(京都府)
  • 年月日: 2012-02-20
• [学会発表] Phase Transition of Hard Spheres on the Gyroid Surface (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Kimoto, T.Dotera, J.Matsuzawa
  • 学会等名: Phase Transition Dynamics in Soft Matter : Bridging Microscale and Mesoscale
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所(京都府)
  • 年月日: 2012-02-20
• [学会発表] ハードコア -ソフトシェル粒子系の準結晶形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成,大城辰也,P. Ziherl
  • 学会等名: 第16回準結晶研究会
  • 発表場所: 北海道大学工学部(北海道)
  • 年月日: 2011-12-15
• [学会発表] ハードコア-ソフトシェル粒子系の準結晶形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成, 大城辰也, P.Ziherl
  • 学会等名: 準結晶研究会
  • 発表場所: 北海道大学工学部(北海道)
  • 年月日: 2011-12-15
• [学会発表] Quasicrystalline and Archimedean Phases in Polymeric Alloys (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera
  • 学会等名: 月曜コロキウム講演
  • 発表場所: リブリャナ大学,スロベニア
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] Quasicrystalline and Archimedean Phases in Polymeric Alloys (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Dotera
  • 学会等名: Monday physics colloquium, Dept.of physics, Univ.of Ljubljanaコロキウム講演
  • 発表場所: Ljubljana大学,リブジャナ大学,スロベニア(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] Hard Spheres on the Gyroid Surface (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera, M. Kimoto and J. Matsuzawa
  • 学会等名: Geometry of Interfaces
  • 発表場所: Hotel Zola, Primosten,クロアチア
  • 年月日: 2011-10-05
• [学会発表] Hard Disks on the minimal Gyroid surface (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera, M. Kimoto and J. Matsuzawa
  • 学会等名: The eighth Liquid Matter Conference
  • 発表場所: ウィーン大学,オーストリア
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] Hard Disks on the minimal Gyroid surface Tomonari Dotera, Masakiyo Kimoto and J.Matsuzawa (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Dotera, Masakiyo Kimoto, J.Matsuzawa
  • 学会等名: The eighth Liquid Matter Conference
  • 発表場所: University of Vienna,ウィーン大学、オーストリア
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] Geometric problems in soft matter (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera
  • 学会等名: Seminar, Department of Physics
  • 発表場所: 世宗大学校,韓国
  • 年月日: 2011-06-03
• [学会発表] Geometric problems in soft matter (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Dotera
  • 学会等名: Seminar, Department of Physics
  • 発表場所: Sejong University,世宗大学校,韓国
  • 年月日: 2011-06-03
• [学会発表] 「Dodecatic phase: quasicrystal formation in hardcore -softshell particles」 (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera and T. Oshiro
  • 学会等名: The 6th Asian International Workshop on Quasicrystal
  • 発表場所: ソウル大学校,韓国
  • 年月日: 2011-05-30
• [学会発表] Structural Transition of Dodecagonal Quasicrystals: Defect -mediated approach (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera and Y. Nakanishi
  • 学会等名: The 6th Asian International Workshop on Quasicrystal
  • 発表場所: ソウル大学校,韓国
  • 年月日: 2011-05-30
• [学会発表] Structural Transition of Dodecagonal Quasicrystals : Defect-mediated approach (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Dotera, Yuya Nakanishi
  • 学会等名: The 6th Asian Internatinal Workshop on Quasicrystal (AIWQ6)
  • 発表場所: Seoul National Univ., Koreaソウル大学校,韓国
  • 年月日: 2011-05-30
• [学会発表] Dodecatic phase : quasicrystal formation in hardcore-softshell particles (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Dotera, Tatsuya Oshiro
  • 学会等名: The 6th Asian Internatinal Workshop on Quasicrystal (AIWQ6)
  • 発表場所: Seoul National Univ., Koreaソウル大学校,韓国(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-30
• [学会発表] ハードコア -ソフトシェル粒子系の準結晶形成シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成,大城辰也
  • 学会等名: 高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場(大阪府)
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] ハードコア-ソフトシェル粒子系の準結晶形成シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成, 大城辰也
  • 学会等名: 高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場(大阪府)
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] Hard Disks on the Gyroid surface (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera
  • 学会等名: The second Korea-Sweden Symposium on minimal related mesoporous materials
  • 発表場所: KAIST, 韓国
  • 年月日: 2011-04-19
• [学会発表] Hard Disks on the Gyroid surface (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Dotera
  • 学会等名: The second Korea-Sweden Symposium on (periodic) minimal surfaces, water-amphiphilic and related (silica) mesoporous materials
  • 発表場所: KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology),韓国(招待講演)
  • 年月日: 2011-04-19
• [学会発表] ハードコア -ソフトシェル粒子系の準結晶形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大城辰也,堂寺知成
  • 学会等名: 第15回準結晶研究会
  • 発表場所: ラフォーレ蔵王(宮城県)
  • 年月日: 2010-12-14
• [学会発表] ABC線状高分子の5角形を含む新規ミクロ相分離構造 (2010)
  • 著者名/発表者名: 木元将清,堂寺知成
  • 学会等名: 第15回準結晶研究会
  • 発表場所: ラフォーレ蔵王(宮城県)
  • 年月日: 2010-12-14
• [学会発表] ハードコア・ソフトシェル粒子系の準結晶形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大城辰也, 堂寺知成
  • 学会等名: 準結晶研究会
  • 発表場所: ラフォーレ蔵王
  • 年月日: 2010-12-14
• [学会発表] ABC線状高分子の5角形を含む新規ミクロ相分離構造 (2010)
  • 著者名/発表者名: 木元将清, 堂寺知成
  • 学会等名: 準結晶研究会
  • 発表場所: ラフォーレ蔵王
  • 年月日: 2010-12-14
• [学会発表] ABC 線状高分子の新規ミクロ相分離構造のモンテカルロシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 木元将清,堂寺知成
  • 学会等名: 高分子計算機科学研究会・高分子ナノテクノロジー研究会合同討論会
  • 発表場所: 東京大学山上会館(東京都)
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] ABC線状高分子の新規ミクロ相分離構造のモンテカルロシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 木元将清, 堂寺知成
  • 学会等名: 高分子計算機科学研究会・高分子ナノテクノロジー研究会合同討論会
  • 発表場所: 東京大学山上会館
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] ABC星型高分子の G曲面上の双曲タイリング相 (2010)
  • 著者名/発表者名: 林田研一,堂寺知成,松澤淳一,高野敦志,松下裕秀
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大中百舌鳥(大阪府)
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] ABC星型高分子のG曲面上の双曲タイリング相 (2010)
  • 著者名/発表者名: 林田研一, 堂寺知成, 松澤淳一, 高野敦志, 松下裕秀
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大中百舌鳥
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] Hyperbolic Tiling on the Gyroid Surface in ABC Star Polymers (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Hayashida, T. Dotera, J. Matsuzawa, A. Takano & Y. Matsushita
  • 学会等名: International Soft Matter Conference 2010
  • 発表場所: Granada, Spain
  • 年月日: 2010-07-07
• [学会発表] Hyperbolic Tiling on the Gyroid Surface in a Polymeric Alloy (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera and J. Matsuzawa
  • 学会等名: Mathematics of Quasi-Periodic Order
  • 発表場所: RIMS, Kyoto University
  • 年月日: 2010-06-22
• [学会発表] STRUCTURAL TRANSITION OF DODECAGONAL QUASICRYSTALS AND APPROXIMANTS (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Dotera
  • 学会等名: 11th International Conference on Quasicrystals
  • 発表場所: Hokkaido University Japan
  • 年月日: 2010-06-14
• [学会発表] STRUCTURAL TRANSITION OF DODECAGONAL QUASIC RYSTALS AND APPROXIMANTS (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Dotera
  • 学会等名: 11th International Conference on Quasicrystals
  • 発表場所: Hokkaido University(招待講演)
  • 年月日: 2010-06-14
• [学会発表] QUASICRYSTALS FORMED BY HARD-CORE/SQUARE-SHOULDER PARTICLES
  • 著者名/発表者名: T. Dotera, T. Oshiro, P. Ziherl
  • 学会等名: Quasicrystal International Conference at Taipei Tech (30 years of the QC)
  • 発表場所: Taipei Tech（台湾）
• [学会発表] ハードコア-ソフトシェル粒子系の準結晶形成シミュレーションII
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成，大城辰也，P. Ziherl
  • 学会等名: 高分子学会年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
• [学会発表] Quasicrystals formed by hard-core/square-shoulder particles
  • 著者名/発表者名: T. Dotera, T. Oshiro, P. Ziherl
  • 学会等名: Aperiodic 2012
  • 発表場所: Cairns（Australia）
• [学会発表] ハードコア-ソフトショルダー粒子系の2次元準結晶形成
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成，大城辰也，P. Ziherl
  • 学会等名: 日本物理学会分科会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] ソフト準結晶 - 準結晶の新展開 - 2011年ノーベル化学賞「準結晶の発見」
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成
  • 学会等名: 高分子分析研究懇談会
  • 発表場所: 品川ホテル ゆうぽうと（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] Quasicrystals formed by hard-core/square-shoulder particles
  • 著者名/発表者名: T. Dotera, T. Oshiro, P. Ziherl
  • 学会等名: MRS Fall Meeting 2012
  • 発表場所: Boston（USA）
• [学会発表] Hard Spheres on the Gyroid Surface
  • 著者名/発表者名: T. Dotera, M. Kimoto, J. Matsuzawa
  • 学会等名: MRS Fall Meeting 2012
  • 発表場所: Boston（USA）
• [学会発表] ハードコア-ソフトショルダー粒子系の2次元準結晶-多角形解析
  • 著者名/発表者名: 小林 昭博，堂寺知成
  • 学会等名: 第17回準結晶研究会
  • 発表場所: 近畿大学（大阪府）
• [学会発表] ハードコア-ソフトショルダー粒子系の2次元準結晶形成
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成，大城辰也，P. Ziherl
  • 学会等名: 第17回準結晶研究会
  • 発表場所: 近畿大学（大阪府）
• [学会発表] 拘束空間中の高分子
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成
  • 学会等名: 日本物理学会年会 領域12,7,11シンポジウム
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
  • 招待講演
• [図書] 「形の物理」「現代物理科学の論理と方法」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堂寺知成、米谷民明著
  • 出版者: 放送大学教育振興会
• [図書] 現代物理学の論理と方法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 米谷民明（ 分担執筆６章 堂寺知成 ）
  • 総ページ数: 292
  • 出版者: 放送大学教育振興会
• [備考]
  • URL: http://softmatter.phys.kindai.ac.jp/
• [備考] 1. 2011年度ノーベル化学賞発表時に論文が言及され、ノーベル賞選考委員の書いた詳しい解説に引用(38番)された。
• [備考] 2. ノーベル賞を記念して出版されるIsrael Journal of Chemistryにレビューを執筆した。また,同誌のMost-downloaded articles in 2012に選ばれた。
• [備考] 3. 1997年に開設された Spring-8の 12年半の主な学術成果(全 28件)をまとめた学術成果集の1つとして高分子準結晶が取り上げられた。
• [備考] 4. 化学のブレークスルー(理論化学)に論文が選ばれた。
• [備考] 5. Journal of Polymer Science Part B: insede Cover)。
• [備考] 6. MRS講演(ボストン、USA)が Nature Chemistry のブログ THE SCEPTICAL CHYMISTで取り上げられた。
• [備考]
  • URL: http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/publications/scientific_results/soft_matter/topic10