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2018 年度 実績報告書

ソフトマター準結晶と複雑結晶のデザイン-ソフトマター結晶学の創成

研究課題

研究課題/領域番号 16H04037
研究機関近畿大学

研究代表者

堂寺 知成  近畿大学, 理工学部, 教授 (30217616)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードソフトマター / 準結晶 / ジャイロイド / 物性物理学 / 極小曲面 / 結晶学 / 分子シミュレーション / 自己組織化
研究実績の概要

(1)黄金比に基づく10回対称Penrose Tiling、白銀比に基づく8回対称Ammann-Beenkerタイリングが1970年代から1980年代にかけて発見された。これらは1980年代に実験的に発見された準結晶の数学的基礎を与えている。研究代表者は、別宮、Ziherlらとこれらのタイリングの系列で3番目の金属比である青銅比に基づく6回対称準結晶タイリングをシミュレーションで発見、理論的にも整備して、2017年Nature Materials誌に発表している。これらは自己相似タイリング理論の40年ぶりの革新と言える。
しかし、これは理論の端緒に過ぎなかった。2018年度はこの成果を土台として、中蔵の協力を得て、2種類の3倍数(6,9,12,...)の金属比をもつ自己相似タイリング列を発見した。同時に金属比以外にも無限種類の自己相似タイリングの構成法も発見した。これまで数種しかなかった自己相似タイリングを無限に広げることになった。これこそが前年度の研究の新の意味であって、さらなる革新的研究となっている。これらの新規準結晶について、松澤の協力を得て、6次元の高次元結晶学を展開し、技術的にも整備した。
上記の3の倍数の金属比について無限の極限をとることによって、周期的結晶である三角格子が得られた。ここから準周期結晶の近似列の先に周期的結晶がある「近似準結晶」という概念を提唱した。この「近似準結晶」の考え方は、これまで知られていた「近似結晶」と相補的概念となっている。以上のように周期および準周期結晶学について革新的研究を展開できた。
(2)金沢大学生越らが発見した電荷を帯びた5角および6角のピラーアレーン分子が同種分子(形)を選択して積層する現象(セルフソーティング)について、計算研究の立場で解析を担当した。その成果がCommunications Chemistryに掲載された。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] リブリャナ大学/ヨージェフ・ステファン研究所(スロベニア)

    • 国名
      スロベニア
    • 外国機関名
      リブリャナ大学/ヨージェフ・ステファン研究所
  • [国際共同研究] オーストラリア国立大学(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      オーストラリア国立大学
  • [雑誌論文] Ring shape-dependent self-sorting of pillar[n]arenes assembled on a surface2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ogoshi, S. Takashima, N. Inada, H. Asakawa, T. Fukuma, Y. Shoji, T. Kajitani, T. Fukushima, T. Tada, T. Dotera, T. Kakuta & T. Yamagishi
    • 雑誌名

      Commun. Chem.

      巻: 1 ページ: 92

    • DOI

      doi.org/10.1038/s42004-018-0094-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] アンマン・ビーンカータイリングから派生する準周期的タイリング構造2019

    • 著者名/発表者名
      中蔵丈一郎, 堂寺知成
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(九州大学伊都キャンパス)
  • [学会発表] Metallic-mean quasicrystals: Sequences of quasicrystals that approach crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Dotera
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Quasicrystals (ICQ14) (May 26-31, Kranjska Gora, Slovenia)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metallic-mean quasicrystals: Sequences of quasicrystals that approach crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Dotera
    • 学会等名
      International Workshop on Soft Matter: Analysis, Computation, and Applications (14-16 June, 2019, Jilin University, Changchun, China)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metallic-mean quasicrystals: Sequences of quasicrystals that approach crystals2019

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Dotera
    • 学会等名
      Interdisciplinary Symposium for Quasicrystals and Strongly Correlated Electron Systems (23-27 June, 2019, Tohoku University)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Associated tilings derived from the bronze-mean quasicrystal2018

    • 著者名/発表者名
      Joichiro Nakakura, Tomonari Dotera, Primoz Ziherl
    • 学会等名
      Quasicrystals: pattern formation and aperiodic order (June 4-8, International Center for Mathematical Sciences, Edinburgh, Scotland)
    • 国際学会
  • [学会発表] Bronze-mean quasiperiodic tiling and its extensions2018

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Dotera
    • 学会等名
      Quasicrystals: pattern formation and aperiodic order (June 4-8, International Center for Mathematical Sciences, Edinburgh, Scotland)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] (9pA220-5) 青銅比準結晶から派生する非周期的タイリング構造II2018

    • 著者名/発表者名
      中蔵丈一郎, 堂寺知成, Primoz Ziherl, 松澤淳一
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会(同志社大学田辺)
  • [学会発表] 青銅比準結晶から派生する非周期的タイリング構造2018

    • 著者名/発表者名
      中蔵丈一郎
    • 学会等名
      近畿大学大学院第8回院生サミット
  • [学会発表] Two extensions of crystallography: Bronze-mean quasicrystal and crystals on saddle-shaped surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Tomonari Dotera
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議(JCCG-47)(仙台市戦災復興記念館)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Self-assembly of hexagons into infinite bicontinuous cubic polyhedra2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Tanaka and ○Tomonari Dotera
    • 学会等名
      23rd Australian Institute of Physics (AIP) Congress (University of Western Australia, Perth, Australia), 9H - Focus Session - 50 years of Bicontinuous Cubic Phases
    • 国際学会
  • [学会発表] 青銅比準結晶から派生する非周期的タイリング構造II2018

    • 著者名/発表者名
      中蔵丈一郎, 堂寺知成, Primoz Ziherl, 松澤淳一
    • 学会等名
      準結晶研究会(東京理科大葛飾)
  • [学会発表] ハードコア-ソフトシェル粒子系の準結晶形成2018

    • 著者名/発表者名
      堂寺知成
    • 学会等名
      『結晶成長の数理』第13回研究会 結晶成長とモンテカルロシミュレーション (学習院大学)
  • [備考] 堂寺知成ホームページ

    • URL

      https://softmatter.phys.kindai.ac.jp

  • [備考] Academist Journal「青銅比準結晶?-黄金比でない準結晶を分子シミュレーションで生成」

    • URL

      https://academist-cf.com/journal/?p=6516

  • [備考] 「近大志向×未来理工」理工学部 スポットライト Vol.1 堂寺知成

    • URL

      https://www.kindai.ac.jp/sci/research/forefront_research/doutera_tomonari.html

  • [備考] 中蔵丈一郎「新たな発見は必ずできる」理工学部ページ 01 最先端研究のリアルを体験しよう!

    • URL

      https://www.kindai.ac.jp/sci/movie/

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公開日: 2019-12-27  

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