| 研究課題/領域番号 |
15K05127
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| 研究機関 | 愛知工業大学 |
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研究代表者 |
上羽 牧夫 愛知工業大学, 基礎教育センター, 教授 (30183213)
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| 研究分担者 |
勝野 弘康 立命館大学, 理工学部, 助教 (70377927)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | カイラリティ転換 / ヴィエドゥマ熟成 / カイラル結晶化 / パターン形成 / 準安定状態 / 塩素酸ナトリウム |
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| 研究実績の概要 |
研究目的は，結晶カイラリティの動的転換機構と準安定相の役割を解明することである．溶液中での結晶の粉砕撹拌による結晶カイラリティ転換の現象(いわゆるViedma ripening)は，研究代表者の提唱したカイラルクラスター結晶化のモデルによって理解されたように思われたが，2013年に結晶粉砕なしで温度の循環昇降による同様の現象が見つかり，これがカイラルクラスター結晶化の機構によって実現されうるかを検討することが最初の重要課題であった．昨年度に肯定的な結果が得られたが，転換期のサイズ分布の変化，溶液中のカイラリティなどに謎が残っており，引き続き検討を続けている．また準安定相の役割解明を，カイラル結晶化の問題にとどまらず，結晶表面の原子ステップ形態形成における準安定性の問題も視野に入れて研究を行った．
粉砕撹拌による有機分子，結晶のカイラリティ転換については，不純物添加によって左右どちらかの生成を制御できること，そのとき鏡像体過剰率が指数関数ではなくて1次関数的に増大することが報告されたので，この原因を研究し，研究代表者が以前提案した反応率方程式に基づくモデルを詳細に検討した．左右一方の成長速度，または成長と崩壊両方の速度を変化させるそれぞれの因子が起こすカイラリティ変化への効果について調べた．その結果，各因子がどちらの異性体を実現するか，鏡像体過剰率の時間変化がどう変わるかなどについて明確な結論を得た．また1次関数的増大が起きる理由と条件も明らかになった．
また準安定性の問題では，櫛状ステップパターンで，同一の周期が粒子源速度の大きい時と小さい時の両方に現れることを見出し，両者のパターン形成の機構の違いを詳しく研究した．低速側ではパターンの粗大化は速度を遅くするため，高速側の粗大化によって粒子源に追いつくのとは全く異なる機構で周期が決定され，一種の準安定状態が実現されていることが確かめられた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
今年度は研究代表者の所属機関が変わり，また2回にわたり病気による入院治療があったため研究の進展が遅れた．しかし温度循環によるカイラリティ転換の問題は論文発表に至り，不純物効果に関しても明確な結論が出て論文発表に近づいている．最近の実験ではカイラリティ転換中のクラスター分布異常や，溶液中のカイラリティが逆転していることが見つかっており，これらはまだ謎のままで今後の研究課題である．
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| 今後の研究の推進方策 |
基本的には今までと同じ方針で進める．
一般化したベッカーデリング(BD)モデルでのカイラルクラスターによるカイラリティ転換が可能なことを温度循環の場合においても示せたことは意義深い．しかし現実の系と比べると，系のサイズは当然ながら桁違いに小さいし，物理パラメタの値もかなり極端なものである．このことを考えるとカイラリティ転換が実現される条件をできるだけ定量的に明らかにする必要がある．まだ具体的なアイデアはないが，今後の研究課題として最も重要なことである．
また実験ではカイラルな不純物(添加物)によって，鏡像体過剰率の増加が指数関数的なものから線形増幅に変わる．この理由について，反応率モデルでの結論から一歩進めて進めて，一般化したBDモデルでも同様のことが起きるかどうかの検証も重要である．添加物効果をモデルに導入することは比較的容易なので，この点については早急に検討する．
ステップパターンの研究ではパターン形成の新しい知見を得るなどの成果はあったが，生成されるパターンの「相図」を決めようという当初の目論見はかなり困難であることが分かり，研究方向の転換を引き続き検討中である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究代表者の所属機関の移動と，2度にわたる病気の入院治療があり研究時間を十分に確保することができなかったため．
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| 次年度使用額の使用計画 |
必要なハードウェアとソフトウェアの購入，研究連絡，研究発表のための旅費に次年度交付額と合わせて使用予定．
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