| 研究課題/領域番号 |
20K03782
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
佐藤 正英 金沢大学, 学術メディア創成センター, 教授 (20306533)
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| 研究分担者 |
鈴木 良尚 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60325248)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | パッチ粒子 / コロイド結晶 / 異方性 |
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| 研究実績の概要 |
パッチ粒子は，パッチ由来の異方的相互作用により特異な構造を形成し，フォトニック結晶などの素材として期待されている。パッチ粒子が作る構造の研究は進みつつあるが，形成過程の理解は不十分である。さらに，パッチによる異方性と粒子形状による異方性があり，それぞれの効果が十分に分離されて理解されていない。本研究では，将来の材料として活用するための巨大良質結晶の作成を目指し，パッチによる相互作用の異方性と粒子の非球形に由来する異方性の効果を，シミュレーションと実験により明らかにすることを目的とする。
精度の良い2次元構造は，エピタキシャル成長の基盤としても期待される。そこで，本年度も昨年度に引き続き，2次元構造及び狭い空間に束縛されたときに形成される構造に焦点を当てて研究を進めた。今年度はダンベル型のパッチ粒子が作る2次元構造を調べ，粒子の形状の異方性が加わることで何が起きるのかを調べた。当初はパッチ部分が整列したシート状の構造が得られるのではないかと期待していたが，形状を変化させても，小さい等方的なクラスターや，ひも状のクラスターしか形成されないことが分かった。この原因は，粒子間の相互作用する距離を十分に小さくしているためである可能性が考えられる。この結果はScientific reports 誌に掲載済みである。また，研究の過程で，これまで考えていなかった２次元準結晶の形成の可能性が明らかになった。この点についても研究を進めるため，まずより簡単なモデルで２次元準結晶について調べた。この結果については，Japanese Journal of Applied Physics 誌に掲載された。実験的には，パッチ粒子のような異方性が強い粒子の例と考えられるタンパク質結晶の沈澱剤を含まない場合での形成について調べた。この結果はCrystals誌に掲載された。
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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
2020年度の４月から６月においては，コロナ禍の影響で在宅勤務により主として教育活動に専念するという大学の方針で，ほぼ研究を行うことができなかった。そのために研究の遅れが生じてしまった。2021年度にもその影響があり，単年度で見れば計画通りであるが，研究期間全体で見ればまだ遅れを取り戻せていない。
昨年度当初は，一作年に行った研究と同様な研究を，粒子の形状が非球である場合について行い，相互作用の異方性と形状の異方性の効果を比較するつもりでいた。その目的は達成された。なお，一作年に引き続き，当初考えていた学会発表などもすべてオンライン開催となったり延期になったりしたために，予算の使用についても不十分でなく，さらに使用計画の見直しをする必要が出てきている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度については，ダンベル型粒子を念頭におき，粒子の形状も加わった場合について，粒子の作るクラスターや構造が粒子の異方性が加わることでどのように変化するかを調べた。2022年度については，昨年度の研究で形成の可能性が明らかになった準結晶構造の形成について調べる予定である。これは，課題申請時の計画では考えていなかったことであるが，非常に興味深いことである。そこで，今年度は，この点について調べる予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初，2021年度は通常の学会開催なども増え，通常通りに予算執行ができると考えいた。しかし，結果的には，2020年度と同様に参加予定の学会が全てオンラインとなり，見込んでいた旅費が使用できなかった。この現状と課題申請時に参加予定していた国際会議が１年延期になったことを踏まえ，無理に予算計画を変更して使用はせずに，一年延長し，この学会の参加への使用なども考えている。
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