単結晶表面におけるステップ自由エネルギーと線張力

• 研究課題/領域番号: 24550016
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 鈴木 孝臣 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (20196835)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 結晶成長 / 固体表面 / 表面自由エネルギー

研究成果の概要

表面自由エネルギー密度は結晶のモルフォロジーを議論する上で重要な値である。結晶面の成長速度と表面自由エネルギー密度は比例関係にあり、これはウルフの関係としてよく知られている。
本研究では液体の接触角を用いて単結晶の表面自由エネルギー密度の測定を行った。結晶表面では液体接触角の分布が非常に広く、これはステップ自由エネルギーが理想的な平面の表面自由エネルギー密度に加算されているためであると考えられる。本研究ではステップの少ない面を観測する目的で水晶の研磨面を用いた。z面においては正のステップ自由エネルギーが観測されたのに対し、ｍ面では負のステップ自由エネルギーが観測された。

研究成果

• [雑誌論文] Specific Surface Free Energy of As-grown and Polished Faces of Synthetic Wuartz (2014)
  • 著者名/発表者名: Takaomi Suzuki, Keiko Takahashi, Masayuki Kawasaki, Toshihiko Kgami
  • 雑誌名: Journal of Crystallization Process and Technology 巻: 4 号: 04 ページ: 177-184
  • DOI: 10.4236/jcpt.2014.44022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thermodynamic Interpretation of Morphology Individuality of Natural and Synthesized Apatite Single Crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: Takaomi Suzuki, Haruka Takemae, Mika Yoshida
  • 雑誌名: J. Crystallization Process and Technology 巻: 3 号: 04 ページ: 119-122
  • DOI: 10.4236/jcpt.2013.34019
  • 査読あり
• [学会発表] 表面自由エネルギー密度からみたアルカリハライド単結晶表面の微細構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田祐也、鈴木孝臣
  • 学会等名: 第５６回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京理科大学神楽坂校舎(東京都新宿区)
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] タングステン表面粗さと表面自由エネルギー密度の関係 (2014)
  • 著者名/発表者名: 城月晃、太子敏則、干川圭吾、鈴木孝臣
  • 学会等名: 第５６回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京理科大学神楽坂校舎(東京都新宿区)
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] 合成アパタイト単結晶の表面自由エネルギー密度 (2014)
  • 著者名/発表者名: 塚越彩乃、吉田美佳、鈴木孝臣
  • 学会等名: 第５６回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京理科大学神楽坂校舎(東京都新宿区)
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] Specific Surface Free Energy of Crucible Material for Sapphire Crystal Synthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Takaomi Suzuki, Kou Shirotsuki, Toshinori Taishi, Keigo Hoshikawa
  • 学会等名: 17th International Conference of Crystal Growth and Epitaxy
  • 発表場所: University of Warsaw (Poland)
• [学会発表] Characteristic Void alignment in Sapphire Crystals Grown by the Vertical Bridgman Method (2013)
  • 著者名/発表者名: Junya Osada, Takaomi Suzuki, Toshinori Taishi, Keigo Hoshikawa
  • 学会等名: 17th International Conference of Crystal Growth and Epitaxy
  • 発表場所: University of Warsaw (Poland)
• [学会発表] Specific surface free energy of inorganic salt (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuya Yamada, Takaomi Suzuki
  • 学会等名: 17th International Conference of Crystal Growth and Epitaxy
  • 発表場所: University of Warsaw (Poland)
• [学会発表] Thermodynamic interpretation of the morphology individuality of inorganic oxide single crystal (2013)
  • 著者名/発表者名: Mika Yoshida, Takaomi Suzuki
  • 学会等名: 17th International Conference of Crystal Growth and Epitaxy
  • 発表場所: University of Warsaw (Poland)
• [学会発表] Determination of Specific Surface Free Energy of Inorganic Crystal Using Contact Angle of Liquid (2013)
  • 著者名/発表者名: Takaomi Suzumki
  • 学会等名: Collaborative Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 招待講演
• [学会発表] The Specific Surface Free Energy of Synthesized Quartz (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Takahashi, T.Suzuki
  • 学会等名: Collaborative Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: Cancun, Mexico
• [学会発表] Specific Surface Free Energy and Morphology of Barium Chlorapatite Single Crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Yoshida, T.Suzuki
  • 学会等名: Collaborative Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: Cancun, Mexico
• [学会発表] 硫酸塩鉱物結晶の表面自由エネルギー密度とモルフォロジー (2013)
  • 著者名/発表者名: 神谷竜士、鈴木孝臣
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学
• [学会発表] 無機塩単結晶の表面自由エネルギー密度とモルフォロジー (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田祐也・鈴木孝臣・中山雅基
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学
• [学会発表] 無機酸化物単結晶の表面自由エネルギー密度 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田美佳、鈴木孝臣
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学
• [学会発表] Measurement of specific surface free energy of barium sulfate (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryushi Kamiya, Takaomi Suzuki
  • 学会等名: The 7th International Workshop on Modeling in Crystal Growth
  • 発表場所: Taiwan
• [学会発表] Inference of radius of critical nucleus of natural crystal used specific surface free energy (2012)
  • 著者名/発表者名: Jun Koyasu, Takaomi Suzuki
  • 学会等名: The 7th International Workshop on Modeling in Crystal Growth
  • 発表場所: Taiwan
• [学会発表] 無機酸化物単結晶におけるステップ自由エネルギー (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田美佳、鈴木孝臣
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 九州大学