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高分解光学観察による氷結晶表面での疑似液体層の動的挙動の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23246001
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関北海道大学

研究代表者

佐崎 元  北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60261509)

研究分担者 古川 義純  北海道大学, 低温科学研究所, 特任教授 (20113623)
長嶋 剣  北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (60436079)
村田 憲一郎  北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (60646272)
研究協力者 麻川 明俊  北海道大学, 低温科学研究所, 博士研究員
清田 達央  北海道大学, 大学院理学研究科宇宙理学専攻
猪股 将弘  北海道大学, 大学院理学研究科宇宙理学専攻
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
49,660千円 (直接経費: 38,200千円、間接経費: 11,460千円)
2014年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2013年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2012年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2011年度: 26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円)
キーワード氷 / 表面融解 / 疑似液体層 / 単位ステップ / 高分解光学顕微法 / ラマン分光法 / 原子間力顕微法 / 擬似液体層 / 原子間力顕微鏡法
研究成果の概要

1)氷結晶ベーサル面上では,ある臨界水蒸気圧以上の高過飽和下でのみ,液滴状および薄層状の2種類の擬似液体層が生成しうることを見出した.また,2)氷中の格子欠陥周囲に形成される歪みが,擬似液体層の生成を顕著に誘起することを見出した.さらに,3)氷結晶のプリズム面および高指数面上においても,ベーサル面と同様の温度領域で,液滴状および薄層状の2種類の擬似液体層が生成することを見出した.以上に加えて,4)氷ベーサル面上での単位ステップの成長は,水蒸気の体積拡散および表面拡散に律速されることを明らかにするとともに,5)ベーサル面上の渦巻ステップは,2重渦巻構造を持つことを見出した.

報告書

(5件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (54件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (36件) (うち招待講演 12件) 図書 (1件) 備考 (8件)

  • [雑誌論文] Double spiral steps on Ih ice crystal surfaces grown from water vapor just below the melting point2014

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, H. Asakawa, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 14 号: 5 ページ: 2133-2137

    • DOI

      10.1021/cg4014448

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Roles of surface/volume diffusion in the growth kinetics of elementary spiral steps on ice basal faces grown from water vapor2014

    • 著者名/発表者名
      H. Asakawa, G. Sazaki, E. Yokoyama, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 14 号: 7 ページ: 3210-3220

    • DOI

      10.1021/cg4014653

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Antifreeze effect of carboxylated e-poly-L-lysine on the growth kinetics of ice crystals2014

    • 著者名/発表者名
      D. A. Vorontsov, G. Sazaki, S. H. Hyon, K. Matsumura, Y. Furukawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 118 号: 34 ページ: 10240-10249

    • DOI

      10.1021/jp507697q

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The attachment and detachment processes of individual lysozyme molecules on a surface of a monoclinic lysozyme crystal studied by fluorescent single-molecule visualization2014

    • 著者名/発表者名
      G. Dai, L. Zhen, G. Sazaki, Y. Furukawa
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 14 号: 10 ページ: 5303-5309

    • DOI

      10.1021/cg501122f

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 氷ベーサル面上での形態が異なる2種類の擬似液体層の生成過程2014

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 雑誌名

      Int. J. Microgravity Sci. Appl.

      巻: 31 ページ: 100-105

    • NAID

      130007842470

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 高分解光学顕微鏡でみる氷結晶の成長素過程と表面融解2013

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,サルバドール ゼペダ,中坪俊一,古川義純
    • 雑誌名

      日本食品科学工学会誌

      巻: 60 ページ: 445-449

    • NAID

      10031190020

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] How do Quasi-Liquid Layers Emerge from Ice Crystal Surfaces?2013

    • 著者名/発表者名
      Gen Sazaki, Harutoshi Asakawa, Ken Nagashima, Shunichi Nakatsubo, and Yoshinori Furukawa
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 13 (4) 号: 4 ページ: 1761-1766

    • DOI

      10.1021/cg400086j

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 氷結晶の表面融解過程の光学その場観察2013

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,サルバドール ゼペダ,中坪俊一,古川義純
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 82 ページ: 150-153

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 氷結晶表面での単位ステップと擬似液体層の直接光学観察2013

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,サルバドール ゼペダ,中坪俊一,古川義純
    • 雑誌名

      低温科学

      巻: 71 ページ: 1-13

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 結晶の融解過程における動的階層性2015

    • 著者名/発表者名
      村田憲一郎,麻川明俊,長嶋 剣,古川義純,佐﨑 元
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 氷結晶表面で生成する2種類の擬似液体層の安定性2015

    • 著者名/発表者名
      麻川明俊,佐﨑 元,村田憲一郎,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 氷ベーサル面の成長に与える塩化水素ガスの効果2015

    • 著者名/発表者名
      長嶋 剣,佐﨑 元,羽馬哲也,麻川明俊,村田憲一郎,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] In situ observation of surface melting processes of ice crystals by advanced optical microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, H. Asakawa, K. Murata, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      International Symposium on Semiconductor Materials and Devices
    • 発表場所
      Anna University, Chennnai, India
    • 年月日
      2015-02-02 – 2015-02-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 氷結晶の自励振動成長-国際宇宙ステーション実験の概要-2014

    • 著者名/発表者名
      古川義純,長嶋 剣,麻川明俊,中坪俊一,村田憲一郎,佐﨑 元,吉崎 泉,田丸晴香,島岡太郎,曽根武彦,真木孝雄,山本明日桂
    • 学会等名
      第44回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      学習院大学(東京都豊島区)
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 氷ベーサル面の成長に与える塩化水素ガスの効果2014

    • 著者名/発表者名
      長嶋 剣,佐﨑 元,羽馬哲也,麻川明俊,村田憲一郎,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      第44回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      学習院大学(東京都豊島区)
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 氷プリズム面上での2種類の擬似液体層の生成過程2014

    • 著者名/発表者名
      麻川明俊,佐﨑 元,村田憲一郎,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      第44回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      学習院大学(東京都豊島区)
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Growth kinetics of elementary steps on ice basal faces grown from saturated water vapor2014

    • 著者名/発表者名
      H. Asakawa, G. Sazaki, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      6th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2014-06-11 – 2014-06-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Generation of two types of quasi-liquid-layer phases on ice basal faces2014

    • 著者名/発表者名
      H. Asakawa, G. Sazaki, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      6th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2014-06-11 – 2014-06-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Growth of ice crystals in the presence of carboxylated e-poly-L- lysine2014

    • 著者名/発表者名
      D. Vorontsov, G. Sazaki, S.H. Hyon, K. Matsumura, Y. Furukawa
    • 学会等名
      6th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2014-06-11 – 2014-06-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 結晶成長実験のための画像定量解析技術の最前線2014

    • 著者名/発表者名
      横峰 誠,佐藤久夫,塚本勝男,佐﨑 元
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市美浜区)
    • 年月日
      2014-04-28 – 2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] How do quasi-liquid layers emerge from ice crystal surfaces?2014

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, H. Asakawa, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      13th International Conference on the Physics and Chemistry of Ice
    • 発表場所
      Dartmouth University, Hanover, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Double spiral steps on Ih ice crystal surfaces grown from water vapor just below the melting point2014

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, H. Asakawa, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      13th International Conference on the Physics and Chemistry of Ice
    • 発表場所
      Dartmouth University, Hanover, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermodynamic stabilities of two types of quasi-liquid layer phases on ice basal faces2014

    • 著者名/発表者名
      H. Asakawa, G. Sazaki, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      13th International Conference on the Physics and Chemistry of Ice
    • 発表場所
      Dartmouth University, Hanover, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Growth kinetics of elementary steps on ice basal faces grown from supersaturated water vapor2014

    • 著者名/発表者名
      H. Asakawa, G. Sazaki, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      13th International Conference on the Physics and Chemistry of Ice
    • 発表場所
      Dartmouth University, Hanover, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 氷結晶表面の擬似液体 層の生成機構と 熱力学的安定性2014

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパ ス,神奈川県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 気相から成長する氷結晶の単位ステップの成長カイネティクス2014

    • 著者名/発表者名
      麻川明俊,佐﨑 元,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパ ス,神奈川県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermodynamic stabilities of quasi-liquid layers on ice basal faces2013

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, H. Asakawa, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      2nd Fusion Materials Special Meeting
    • 発表場所
      Arcadia Ichigaya, Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] n-situ observation of emergeneces of quasi-liquid layers from ice basal faces by advanced optical microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki, H. Asakawa, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • 発表場所
      The University of Warsaw, Warsaw, Poland
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermodynamic stabilities of two types of quasi-liquid layers on basal faces of ice crystals2013

    • 著者名/発表者名
      H. Asakawa, G. Sazaki, K. Nagashima, S. Nakatsubo, Y. Furukawa
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • 発表場所
      The University of Warsaw, Warsaw, Poland
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Atomic or molecular resolution investigation of soluble crystals in liquid by frequency-modulation (non-contat) AFM2013

    • 著者名/発表者名
      K Nagashima, G. Sazaki, H. Asakawa, Y. Furukawa
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • 発表場所
      The University of Warsaw, Warsaw, Poland
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effects of carboxylated e-poly-L-lysine on crystallization of ic2013

    • 著者名/発表者名
      D. Vorontsov, G. Sazaki, S.H. Hyon, K. Matsumura, Y. Furukawa
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • 発表場所
      The University of Warsaw, Warsaw, Poland
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 氷結晶表面上の渦巻ステップの構造について2013

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      第43回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      長野市生涯学習センター,長野県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 氷ベーサル面上での単位ステップの成長カイネティクス2013

    • 著者名/発表者名
      麻川明俊,佐﨑 元,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      第43回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      長野市生涯学習センター,長野県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 氷結晶の表面融解過程の高分解光学観察2013

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      日本化学会有機結晶部会第22回有機結晶シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス,北海道
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 氷ベーサル面上での渦巻ステップの構造について2013

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス,徳島県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 氷結晶表面の光学その場観察:表面融解による擬似液体層の生成2013

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      第40回食品の物性に関するシンポジウム
    • 発表場所
      ルポール讃岐,香川県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 氷結晶表面での擬似液体層生成過程の光学その場観察2013

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      資源・素材学会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス,北海道
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 氷結晶底面での表面液体相(擬似液体層)の生成と歪みの効果2013

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      2013年日本結晶成長学会特別講演会
    • 発表場所
      キャンパスイノベーションセンター東京国際会議室,東京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 氷ベーサル面上での単位ステップの成長カイネティクス2013

    • 著者名/発表者名
      麻川明俊,佐﨑 元,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会2013年年次大会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス (東広島市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高分解光学顕微鏡でみる氷結晶の成長素過程と表面融解2012

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,サルバドール・ゼペダ,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      第4回研究小集会:食品と水,日本食品科学工学会第59回大会
    • 発表場所
      藤女子大学 (札幌市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 歪みにより誘起される氷結晶表面での疑似液体層の生成2012

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学 (横浜市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 氷表面上での疑似液体層の生成挙動に対するガスの影響2012

    • 著者名/発表者名
      麻川明俊,佐崎 元,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学 (横浜市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 氷結晶底面での表面液体相の生成と歪みの効果2012

    • 著者名/発表者名
      佐﨑 元,麻川明俊,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      シンポジウム:結晶表面---最近の理論とその場観察,第42回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス (福岡県春日市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 氷表面で生成する擬似液体層の安定性2012

    • 著者名/発表者名
      麻川明俊,佐﨑 元,長嶋 剣,中坪俊一,古川義純
    • 学会等名
      第42回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス (福岡県春日市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 非接触原子間力顕微鏡による原子・分子レベルでの溶液成長観察2012

    • 著者名/発表者名
      長嶋 剣,阿部真之,森田清三,大田昌弘,粉川良平,佐﨑 元,古川義純
    • 学会等名
      第42回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス (福岡県春日市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Surface and Interface Science2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Furukawa, G. Sazaki, H. Nada
    • 出版者
      WILEY-VCH Verlag & Co. KGaA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 北海道大学 低温科学研究所 相転移ダイナミクス研究グループ

    • URL

      http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/ptdice/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] Well come to the home page of Sazaki Project

    • URL

      http://www7b.biglobe.ne.jp/%7Esazaki/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 北海道大学低温科学研究所相転移ダイナミクス研究グループ

    • URL

      http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/ptdice/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] Well come to the home page of Sazaki project!

    • URL

      http://www7b.biglobe.ne.jp/~sazaki/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 相転移ダイナミクス研究分野

    • URL

      http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/ptdice/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 寒冷圏非平衡科学

    • URL

      http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/soshiki/noneq.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] Well come to the home page of Sazaki Project!

    • URL

      http://www7b.biglobe.ne.jp/~sazaki/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/soshiki/noneq.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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