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2010 年度 実績報告書

集光レーザーの光圧による結晶成長制御

研究課題

研究課題/領域番号 20550136
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

杉山 輝樹  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 特任准教授 (80397687)

キーワード光圧 / 連続発振レーザー / 結晶成長 / アミノ酸 / 偏光 / オストワルド熟成 / 高濃度液滴 / 相分離
研究概要

平成20-21年度には、集光レーザーの光圧を生成した結晶近傍に作用させる事により、結晶成長を誘起し、その成長方向をコントロールすることに成功している。同時に、光圧によりオストワルド熟成を誘起することにも成功した。さらに、レーザーをグリシン重水溶液の固液界面に集光することにより、集光点を中心に液一液相分離を経由したミリメートルオーダーの高濃度液滴が形成可能であることを見出し、本液滴形成が遠距離結晶成長誘起の原因である重要な結果を得てきた。これらの結果を踏まえ、本年度は高濃度液滴の成長をコントロールし、またオスドワルド成長により液滴を自由に操作することに成功した。まず、レーザー光強度、溶液初期濃度を調節することにより、液滴形成速度、体積を制御することに成功した。続いて、集光レーザービームを作製した高濃度液滴の外側に作用させることにより液滴を操作した。本液滴操作のメカニズムとして下記の二つの要因を考察している。一つ目は、クラスターの光捕捉により焦点近傍に高濃度領域が形成され、液滴が集光軸方向へ成長する。即ち、結晶におけるオストワルド成長の利用である。二つ目は、集光点での局所的な温度上昇が誘起する対流の効果である。いずれも、集光点で起こる現象が外側にまで広がり、結晶成長を制御するための重要な知見が得られた。加えて、このような液滴成長、操作一連の動作は、溶液中に分散している分子クラスターを大量に集め輸送する技術、すなわちミリメートルスケールでの分子操作とみなすことができ、高濃度液滴の新しい応用展開のブレークスルーとなり得る。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (15件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Laser trapping assembling dynamics of molecules and proteins at surface and interface2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Masuhara
    • 雑誌名

      Pure and Applied Chemistry

      巻: 83 ページ: 869-883

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光放射圧を用いたグリシン高濃度液滴の形成2011

    • 著者名/発表者名
      柚山健一
    • 雑誌名

      光アライアンス

      巻: 22 ページ: 2-4

  • [雑誌論文] Laser-induced crystallization and crystal growth2011

    • 著者名/発表者名
      Teruki Sugiyama
    • 雑誌名

      Chemistry- An Asian Journal

      巻: (in press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Millimeter-scale dense liquid droplet formation and crystallization in glycine solution induced by photon pressure2010

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Yuyama
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 1 ページ: 1321-1325

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wide-field light scattering imaging of laser trapping dynamics of single gold nanoparticles in solution2010

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uwada
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 7762 ページ: 77620N_1-77620N_8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single droplet formation and crystal growth in urea solution induced by laser trapping2010

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Yuyama
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 7762 ページ: 776236_1-776236 7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization in unsaturated glycine/D_2O solution achieved by irradiating a focused continuous wave near infrared laser2010

    • 著者名/発表者名
      Thitiporn Rungsimanon
    • 雑誌名

      Crystal Growth and Design

      巻: 10 ページ: 4686-4688

    • 査読あり
  • [学会発表] Giant protein assembly by laser trapping : Formation dynamics studied by fluorescence imaging and precipitate analysis2010

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miura, Jin-Ru Tu, I-Chun Lee, Ken-ichi Sano, Teruki Sugiyama, Ken-ichi Yuyama, Ichiro Yamashita, Takayuki Uwada, Hiroshi Masuhara
    • 学会等名
      The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2010)
    • 発表場所
      Hawai, USA
    • 年月日
      2010-12-16
  • [学会発表] Crystallization and polymorph control of glycine in solution by photon pressure of a focused near infrared laser beam2010

    • 著者名/発表者名
      Thitiporn Rungsimanon, Ken-ichi Yuyama, Teruki Sugiyama, Hiroshi Masuhara
    • 学会等名
      6th Asian Photochemistry Conference 2010
    • 発表場所
      Wellington, New Zealand
    • 年月日
      2010-11-16
  • [学会発表] Laser is Opening a New Horizon in Molecular Crystallization Studies2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Masuhara, Teruki Sugiyama
    • 学会等名
      Third Asia Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC 2010) and DAE-BRNS Tenth Biennial Trombay Symposium on Radiation & Photochemistry (TSRP 2010)
    • 発表場所
      Lonavala, India
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] 放射圧による不飽和溶液からのグリシン高濃度液滴の形成と結晶化2010

    • 著者名/発表者名
      柚山健一, Thitiporn Rungsimanon, 杉山輝樹, 増原宏
    • 学会等名
      秋季第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎)
    • 年月日
      2010-09-14
  • [学会発表] Laser Trapping Crystallization of L-Proline in Solution2010

    • 著者名/発表者名
      黄重維, 三浦篤志, 宇和田貴之, 柚山健一, 杉山輝樹, 増原宏
    • 学会等名
      2010年光化学討論会
    • 発表場所
      千葉大学(千葉)
    • 年月日
      2010-09-10
  • [学会発表] Femtosecond Laser-Induced Crystallization of Glycine2010

    • 著者名/発表者名
      劉宗翰, 宇和田貴之, ウスマンアンワー, 杉山輝樹, 増原宏
    • 学会等名
      2010年光化学討論会
    • 発表場所
      千葉大学(千葉)
    • 年月日
      2010-09-10
  • [学会発表] Laser Trapping Assembly of Supramolecular Protein Depending on Focal Positions and Interfaces2010

    • 著者名/発表者名
      杜靜如, 三浦篤志, 宇和田貴之, 柚山健一, 杉山輝樹, 山下一郎, 増原宏
    • 学会等名
      2010年光化学討論会
    • 発表場所
      千葉大学(千葉)
    • 年月日
      2010-09-10
  • [学会発表] レーザー捕捉により気液界面に形成される巨大タンパク集合体:形成ダイナミクスの顕微蛍光法による可視化2010

    • 著者名/発表者名
      三浦篤志, 李依純, 杜静如, 宇和田貴之, 柚山健一, 杉山輝樹, 佐野健一, 山下一郎, 増原宏
    • 学会等名
      2010年光化学討論会
    • 発表場所
      千葉大学(千葉)
    • 年月日
      2010-09-09
  • [学会発表] レーザー捕捉結晶化(4):グリシン不飽和重水溶液からの結晶化と相制御2010

    • 著者名/発表者名
      杉山輝樹, Thitiporn Rungsimanon, 柚山健一, 増原宏
    • 学会等名
      2010年光化学討論会2010年9月8-10日
    • 発表場所
      千葉大学(千葉)
    • 年月日
      2010-09-08
  • [学会発表] 光圧誘起グリシン高濃度液滴のラマンスペクトル解析2010

    • 著者名/発表者名
      柚山健一, Thitiporn Rungsimanon, 杉山輝樹, 増原宏
    • 学会等名
      2010年光化学討論会
    • 発表場所
      千葉大学(千葉)
    • 年月日
      2010-09-08
  • [学会発表] A Single mm-Sized Droplet Formation in Glycine and Urea Solutions by Photon Pressure of a Focused Near-Infrared Laser Beam2010

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Yuyama, Kei Ishiguro, Thitiporn Rungsimanon, Teruki Sugiyama, Hiroshi Masuhara
    • 学会等名
      SPIE Optics+Photonics, NanoScience+Engineering, Optical Trapping and Optical Micromanipulation VII (Conference 7762)
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2010-08-04
  • [学会発表] Wide-Field Light Scattering Imaging of Laser Trapping Dynamics of Single Gold Nanoparticles in Solution2010

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uwada, Teruki Sugiyama, Atsushi Miura, Hiroshi Masuhara
    • 学会等名
      SPIE Optics+Photonics, NanoScience+Engineering, Optical Trapping and Optical Micromanipulation VII (Conference 7762)
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2010-08-02
  • [学会発表] Control of Crystal Polymorph in Laser Trapping Crystallization of Glycine and L-Alanine2010

    • 著者名/発表者名
      Teruki Sugiyama, Thitiporn Rungsimanon, Kei Ishiguro, Ken-ichi Yuyama, Hiroshi Masuhara
    • 学会等名
      XXIII IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 発表場所
      Ferrara, Italy
    • 年月日
      2010-07-14
  • [学会発表] Femtosecond Laser-Induced Crystallization of Glycine2010

    • 著者名/発表者名
      Tsung-Han Liu, Takayuki Uwada, Anwar Usman, Teruki Sugiyama, Hiroshi Masuhara
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Spectroscopy and Imaging in Molecular Science
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      2010-07-12
  • [学会発表] Laser Trapping Crystallization Dynamics at Surface and Interface : Glycine and Nanoparticle Solutions2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Masuhara, Teruki Sugiyama, Thitiporn Rungsimanon, Ken-ichi Yuyama, Takayuki Uwada, Atsushi Miura
    • 学会等名
      XXIII IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 発表場所
      Ferrara, Italy
    • 年月日
      2010-07-10
  • [備考]

    • URL

      http://mswebs.naist.jp/LABs/masuhara/index.html

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公開日: 2012-07-19  

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