『トポリジカル欠陥が誘起する結晶構造変換』の発見を基盤とする結晶学の新学理

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K20448
• 補助金の研究課題番号: 19H05529 (2019)
• 研究種目: 挑戦的研究(開拓)
• 配分区分: 基金 (2020); 補助金 (2019)
• 審査区分: 中区分34:無機・錯体化学、分析化学およびその関連分野
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 相田 卓三 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00167769)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2023-03-31
• キーワード: 結晶成長 / 欠陥 / らせん転位

研究成果の概要

研究代表者らが本研究を通じて発見した段階的結晶化はScrew Dislocationが提供するトポロジカル欠陥と結晶の核形成／成長プロセスが直接結びつけられた最初の例である。① 2D結晶化（速度論的支配）が3D結晶化（熱力学的支配）に先立って起こる、② 2D結晶の中心部から3D結晶の核形成と成長が2D結晶を消費する形で起こるという観測結果が、従来不可能だった多くの実験・検証を可能にした。

自由記述の分野

超分子科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

「Nucleation & Growth」はあらゆる組織化の基本的な考え方である。機器分析の発展により最近では、結晶成長過程の可視化に加え、結晶核形成の観測が試みられはじめている。結晶核形成はこれまで、理論上の仮説に過ぎなかったプロセスである。結晶核形成には高いエネルギーを有する不飽和なサイトが必須であり、多くの結晶系で観測されているScrew Dislocationがそのような高エネルギー不飽和サイトを担っているのではないかと考えられてきた。なぜならScrew Dislocationの中心部がトポロジカル欠陥として機能し得るからである。申請者は本研究を通じてその仮説を初めて実証した。