| 研究課題/領域番号 |
23K13587
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
甘利 俊太朗 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30837737)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 結晶化 / 粒子群特性 / 核化 / 溶媒和 / 温度応答性高分子 / 相転移 / 温度応答性ポリマー / 晶析 / 溶媒和挙動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
晶析によって得られる結晶の粒径や形状といった粒子群特性は過飽和溶液中で核化が生じるタイミングや発生する核の数によって大きく変化する。したがって、所望の特性を有する結晶粒子群を得るためには、核化の制御が重要である。
本研究では、溶液中にて微小な集合体の形成に伴い、自発的に核が生じる一次核化に着目した。一次核化では、核の前身となる微小な集合体は結晶化成分の分子が脱溶媒和した後に形成される。そこで、核化の制御に向け、温度に応じて溶媒和状態が著しく変化する温度応答性ポリマーによる結晶化成分の溶媒和状態の変化が、結晶化成分の核化や最終的に得られる結晶粒子群の特性に及ぼす影響を検討する。
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| 研究成果の概要 |
晶析によって得られる粒子群の特性は、後工程の操作性や最終製品の品質に大きく影響します。多くの場合、粒子群の特性は「核化」と呼ばれる結晶形成の初期段階に依存するため，目的の特性をもつ粒子群を獲得するには，核化の制御が重要です．
本研究では、温度によって性質が変化する高分子（温度応答性ポリマー）を使って、核化を制御する新たな方法を検討しました。実験的検証の結果、温度応答性ポリマーの相転移温度付近で核化を誘発できることが分かりました。また、相転移温度付近で核化を誘発できたことにより、晶析の操作条件が変動しても安定した品質の粒子群を得ることが可能であることを見出しました。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
晶析で得られる結晶粒子群の粒径や形状は核化に依存するため、目的に応じた粒子群を製造するには、核化制御が不可欠です。本研究では、一次核化時の脱溶媒和過程に着目し、温度応答性ポリマーを用いることで核化の挙動や粒子特性が変化することを見出しました。
ポリマーの相転移と核化および粒子群特性との関係を実験的に検証した本研究の成果は、脱溶媒和過程に着目した新たな核化制御手法の確立に向け重要な基礎的知見であり、学術的にも意義深い結果です。また、温度以外の様々な外部刺激が核化を制御するトリガーとして利用できる可能性も示唆しており、これまで作り込みが困難であった新たな特性を有する粒子群製造への応用も期待されます。
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