蛍光粒子を用いたコロイド結晶成長中の不純物分配過程の解明

• 研究課題/領域番号: 26870047
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 野澤 純 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (60569317)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: コロイド結晶 / 不純物分配 / 結晶成長

研究成果の概要

サブミクロンサイズの微粒子が規則配列したコロイド結晶は，フォトニック結晶や波長可変レーザなどの光エレクトロニクスにおける革新的な材料へ応用することが可能である．しかしながら，不純物粒子の結晶への取り込みが結晶性や機能性を低下させる主原因となっている．不純物に蛍光粒子を用いた本研究によって，コロイド結晶成長中の詳細な不純物分配過程が明らかとなった．特に，目的として定めた結晶方位と粒界が不純物分配に与える影響を定量的に示すことに成功した．これらはコロイド結晶成長中の不純物分配制御を大きく前進させる新しい知見である．

研究成果

• [雑誌論文] Orientation-dependent impurity partitioning of colloidal crystals (2016)
  • 著者名/発表者名: Jun Nozawa, Satoshi Uda, Sumeng Hu, Kozo Fujiwara, Haruhiko Koizumi
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 439 ページ: 13-18
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2015.12.047
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Solid-liquid Interface Morphology on Grain Boundary Segregation during Colloidal Polycrystallization (2016)
  • 著者名/発表者名: Sumeng Hu, Jun Nozawa, Suxia Guo, Haruhiko Koizumi, Kozo Fujiwara, Satoshi Uda
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 2765-2770
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.6b00066
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystallization of High-Quality Protein Crystals Using an External Electric Field (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Koizumi, S. Uda, K. Fujiwara, M. Tachibana, K. Kojima and J. Nozawa
  • 雑誌名: J. Appl. Crystallogr. 巻: 48 号: 5 ページ: 1507-1513
  • DOI: 10.1107/s1600576715015885
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Grain Boundary Segregation of Impurities During Polycrystalline Colloidal Crystallization (2015)
  • 著者名/発表者名: Sumeng Hu, Jun Nozawa, Haruhiko Koizumi, Kozo Fujiwara, Satoshi Uda
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 15 号: 12 ページ: 5685-5692
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.5b00646
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigation of defect structure of impurity-doped lithium niobate by combining thermodynamic constraints with lattice constant variations (2015)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Koyama, Jun Nozawa, Kensaku Maeda, Kozo Fujiwara, and Satoshi Uda
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 117 号: 1 ページ: 014102-014108
  • DOI: 10.1063/1.4905286
  • 査読あり
• [雑誌論文] The solid-solution region for the langasite-type Ca3TaGa3Si2O14 crystal as determined by a lever rule (2015)
  • 著者名/発表者名: Hengyu Zhao, Satoshi Uda, Kensaku Maeda, Jun Nozawa, Haruhiko Koizumi, Kozo Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 415 ページ: 111-117
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2014.12.042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal growth and equilibrium crystal shapes of silicon in the melt (2014)
  • 著者名/発表者名: Xinbo Yang, K. Fujiwara, K. Maeda, J. Nozawa, H. Koizumi and S. Uda
  • 雑誌名: Progress in Photovoltaics: Research and Applications 巻: 22 号: 5 ページ: 574-580
  • DOI: 10.1002/pip.2290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Instability of crystal/melt interface including twin boundaries of silicon (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Fujiwara, M. Tokairin, W. Pan, H. Koizumi, J. Nozawa and S. Uda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104 号: 18 ページ: 182110-182114
  • DOI: 10.1063/1.4876177
  • 査読あり
• [雑誌論文] Partitioning of ionic species during growth of impurity-doped lithium niobate by electric current injection (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Nozawa, Shintaro Iida, Chihiro Koyama, Kensaku Maeda, Kozo Fujiwara, Haruhiko Koizumi, Satoshi Uda
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 406 ページ: 78-84
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2014.08.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal growth under external electric fields (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Uda, Haruhiko Koizumi, Jun Nozawa and Kozo Fujiwara
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1618 ページ: 261-264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of crystal homogeneity of protein crystals under application of an external alternating current electric field (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Koizumi, S. Uda, K. Fujiwara, M. Tachibana, K. Kojima and J. Nozawa
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1618 ページ: 265-268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of Subgrain Formation in Protein Crystals by the Application of an External Electric Field, (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Koizumi, S. Uda, K. Fujiwara, M. Tachibana, K. Kojima, and J. Nozawa
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 14 号: 11 ページ: 5662-5667
  • DOI: 10.1021/cg500946b
  • 査読あり
• [学会発表] コロイド結晶表面における2次元核形成メカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 野澤純、胡素梦、郭素霞、小泉晴比古、藤原航三、宇田聡
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 高分子添加した系のコロイド結晶成長メカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 野澤純、胡素梦、郭素霞、小泉晴比古、藤原航三、宇田聡
  • 学会等名: 第45回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 2015-10-19
• [学会発表] 高分子添加したコロイド結晶の成長メカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 野澤純、胡素梦、郭素霞、小泉晴比古、藤原航三、宇田聡
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Impurity partitioning during colloidal polycrystallization (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun Nozawa, Sumeng Hu, Haruhiko Koizumi, Satoshi Uda
  • 学会等名: 20th American Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ACCGE-20)
  • 発表場所: Big sky, Montana, USA
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [学会発表] コロイド結晶成長中の 不純物の分配挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野澤純
  • 学会等名: コロイドフォトニック結晶シンポジウム
  • 発表場所: 国立研究開発法人物質・材料研究機構（つくば市）
  • 年月日: 2015-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] 荷電コロイド系結晶成長における 不純物の分配挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野澤純，胡素梦，小泉晴比古， 藤原航三，宇田聡
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 東海大学（平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 荷電コロイド系の結晶成長における 不純物の分配挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野澤純，胡素梦，小泉晴比古， 藤原航三，宇田聡
  • 学会等名: 日本結晶成長学会国際会議
  • 発表場所: 学習院大学（東京都）
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-08
• [学会発表] コロイド結晶成長における 不純物の分配挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野澤純，胡素梦，小泉晴比古， 藤原航三，宇田聡
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 連合大会
  • 発表場所: Pacific Yokohama（横浜市）
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [備考] 東北大学金属材料研究所
  • URL: http://www.imr.tohoku.ac.jp/
• [備考] 東北大学金属材料研究所結晶材料化学部門 宇田研究室
  • URL: http://www.uda-lab.imr.tohoku.ac.jp/
• [備考] 所属研究室HP
  • URL: http://www.uda-lab.imr.tohoku.ac.jp/
• [産業財産権] コロイド共晶，コロイド共晶固化体，およびそれらの製造方法 (2014)
  • 発明者名: 豊玉彰子，山中淳平，奥園透，宇田聡，野澤純
  • 権利者名: 豊玉彰子，山中淳平，奥園透，宇田聡，野澤純
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-252527
  • 出願年月日: 2014-12-12