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2012 年度 実績報告書

キラル結晶形成に関わる前駆物質の役割

研究課題

研究課題/領域番号 23656005
研究機関東北大学

研究代表者

塚本 勝男  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60125614)

キーワードキラル / 結晶成長 / その場観察 / 準安定 / 核形成
研究概要

塩素酸ナトリウムが結晶化のさせかたにより、右手系と左手系のキラリティに分かれることは知られているが、なぜ、物性的に等しい両キラルが、そのような方法で選別されるかは理解されていない。塩素酸ナトリウムは分子はキラリティを持たないが結晶はキラリティをもつ特殊な結晶である。
従来の実験方法は非常に簡単である。ビーカーに飽和溶液を入れ、撹拌操作により結晶の析出をさせるのが主な方法であった。これまでの研究では、その操作の方法により、どちらのキラリティが優先的に析出するかを、析出してきた結晶を統計的に調べることで研究をおこなうという間接的な研究方法であった。それに対して、本研究でのアプローチでは、結晶化過程を直接“その場”観察する手法をとった。方法は、高倍率偏光顕微鏡による光学観察と原子解像度をもつFM-AFMを利用した。その結果を以下にまとめる。
1.従来から知られているキラリティをもつ結晶が核形成する前に、準安定な非立方晶系の結晶が現れることが初めて確認された。この結晶をクライオX線装置で構造解析した結果、キラリティを持たない単斜晶系の結晶であることが分かった。2.この準安定相は次の二つのメカニズムにキラリティをもつ結晶に相転移する。(1)固体相転移。(2)液相経由の相転移。前者の相転移速度は後者に比べて飛躍的に大きい。3.FM-AFMで成長している立方晶系の(100)面の原子解像度での観察に成功した。
これらの全く新しい結果は、今後のキラリティ発生の原子レベルの研究が可能なことを閉めすることができた。また、キラリティ発生に新しい速度論的な挑戦ができることを示すことができた。こららの結果は国際誌に投稿中であり、国際学会でも発表している。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Acceleration and inhibition effects of phosphate on phase transformation of amorphous Äb0calcium carbonate into vaterite2013

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sugiura
    • 雑誌名

      American Mineralogist

      巻: 98 ページ: 262-270

    • DOI

      10.2138/

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic Imaging of Aragonite (001) Surface in Water by FM-AFM2012

    • 著者名/発表者名
      Yuki Araki, Katsuo Tsukamoto, Noriaki Oyabu, Kei Kobayashi, Hirofumi Yamada
    • 雑誌名

      Jpn. Journal of Applied Physics

      巻: 51 ページ: 1-4

    • DOI

      DOI:10.1143/JJAP.51.08KB09

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 微小重力でのタンパク質結晶成長速度2012

    • 著者名/発表者名
      塚本勝男
    • 雑誌名

      日本マイクログラビティ応用学会誌

      巻: 29 ページ: 106

  • [雑誌論文] Direct Observation of the Homogeneous Nucleation of Manganese in the Vapor Phase and Determination of Surface Free Energy and Sticking Coefficient2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Kimura
    • 雑誌名

      Cryst. Growth Des.

      巻: 12 ページ: 3278-3284

    • DOI

      10.1021/

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cathodoluminescence microcharacterization of forsterite in the chondrule experimental-ly grown under super cooling. Journal of Luminescence2012

    • 著者名/発表者名
      A. Gucsik
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence

      巻: 132 ページ: 1041-1047

    • DOI

      10.1016/

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new constraint for chondrule formation: condition for the rim formation of barred-olivine textures2012

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Miura
    • 雑誌名

      Earth Planets Space

      巻: 63 ページ: 1087-1096

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ observation of elementary growth processes of protein crystals by advanced optical microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      G. Sazaki,
    • 雑誌名

      Protein & Peptide Letters

      巻: 19 ページ: 743-760

    • DOI

      10.2174/

    • 査読あり
  • [学会発表] Live Measurement of Growth Rate of Lysozyme Crystals in ISS

    • 著者名/発表者名
      K. Tsukamoto
    • 学会等名
      ICCBM
    • 発表場所
      ハンツビル、アメリカ
    • 招待講演
  • [学会発表] In-situ observation of crystal growth

    • 著者名/発表者名
      K. Tsukamoto
    • 学会等名
      IOCG
    • 発表場所
      ワルシャワ、ポーランド
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオミネラリゼーションでの結晶成長“その場”観察

    • 著者名/発表者名
      塚本勝男
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 発表場所
      仙台
    • 招待講演
  • [学会発表] 航空機による微小重力環境を利用した核生成の“ その場”観察実験

    • 著者名/発表者名
      塚本勝男
    • 学会等名
      日本地球惑星連合大会2012
    • 発表場所
      幕張、千葉
  • [学会発表] 結晶成長過程の解明に向けた三次元干渉計および屈折率マッチングセルの開発

    • 著者名/発表者名
      村山健太
    • 学会等名
      日本地球惑星連合大会2012
    • 発表場所
      幕張、千葉

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公開日: 2014-07-24  

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