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2015 年度 実績報告書

界面素過程の非線形性に起因する結晶成長の自発成長振動-宇宙実験による検証-

研究課題

研究課題/領域番号 25600081
研究機関北海道大学

研究代表者

古川 義純  北海道大学, 低温科学研究所, 特任教授 (20113623)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード氷結晶 / 結晶成長 / 微小重力環境 / 不純物効果 / 不凍糖タンパク質
研究実績の概要

本課題では、新たに開発された宇宙実験装置に搭載された反射型マイケルソン干渉顕微鏡によって得られる干渉縞をもとに、自由成長する氷のベーサル面の成長速度の精密解析を行うことを目的とした。具体的な宇宙実験は、国際宇宙ステーション「きぼう」において、2014-2015年にかけて実施された。この宇宙実験では、氷結晶の成長に対する不純物、特に生体高分子のマクロ分子の影響を解明することを木駅とした。具体的には、不純物として不凍糖タンパク質(AFGP)を0.7mg/mgの濃度で含む水を過冷却させて、その中で氷結晶の自由成長をさせる。この宇宙実験で取得された干渉計画像は、直ちに稚樹にダウンリンクされて、詳細な解析にかけられる。
最終年度は、昨年度までに得られていた氷ベーサルメンでの成長速度の振動現象の詳細な解析を継続して行った。その結果、氷ベーサル面の成長速度の時間変動の詳細が明らかなった。すなわち、前年度までデルタ関数的に速度が変動をすると考えていたが、一回の振動周期の中でも時間的に速度が特徴的な変動を示すことが示された。
結晶成長速度の直接的な測定により、結晶の振動成長が明らかになったのは本研究が最初である。宇宙実験では、地上実験では避けることにできない結晶周囲の自然対流の効果が完全に排除されるので、このような極めて再現性の高い周期振動が観察された。宇宙実験ならではの大きな成果であり、27年度中に開催された国際会議等での報告を行うとともに、論文投稿の準備中である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [学会発表] Growth Oscillatory of Ice in Water including Antifreeze Glycoprotein under Microgravity in ISS2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Furukawa, K. Nagashima, S. Nakatsubo, I. Yoshizaki, H. Tamaru. T. Shimaoka, T. Sone, E. Yokoyama, T. Maki, A. Yamamoto, H. Asakawa, K. Murata, and G. Sazaki
    • 学会等名
      31st Annual Meeting of the American Society for Gravitational and Space Research
    • 発表場所
      The Westin Alexandria, Alexandria, USA
    • 年月日
      2015-11-11 – 2015-11-14
    • 国際学会
  • [学会発表] EFFECT OF ANTIFREEZE PROTEINS AT WATER/ICE INTERFACE UNDER MICROGRAVITY ON THE ISS2015

    • 著者名/発表者名
      Yin Yeh, Yoshinori Furukawa
    • 学会等名
      JSPS Almnai Meeting USA
    • 発表場所
      Sacramento, USA
    • 年月日
      2015-11-05 – 2015-11-05
    • 招待講演
  • [学会発表] 不凍糖タンパク質が制御する氷の振動成長2015

    • 著者名/発表者名
      古川義純、長嶋剣、横山悦郎、田丸晴香、吉崎泉、島岡太郎
    • 学会等名
      第45回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      北海道大学、北海道札幌市
    • 年月日
      2015-10-19 – 2015-10-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Oscillatory Growth of Ice Crystal Observed under Microgravity Condition in ISS-Kibo2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Furukawa, K. Nagashima, S. Nakatsubo, I. Yoshizaki, T. Shimaoka, H. Tamaru, T. Sone, E. Yokoyama, T. Maki, A. Yamamoto
    • 学会等名
      THE 22ND ELGRA SYMPOSIUM AND GENERAL ASSEMBLY(CORFU, GREECE)
    • 発表場所
      Corfu Chandris Hotel & Villas, Corfu, Greece
    • 年月日
      2015-09-29 – 2015-10-01
    • 国際学会
  • [学会発表] Oscillatory Growth of Ice Basal Face Observed in Supercooled Water with Antifreeze Glycoprotein -Ice Crystal 2 Experiments2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Furukawa, Ken Nagashima, Shunichi Nakatsubo, Izumi Yoshizaki, Haruka Tamaru. Taro Shimaoka, Takehiko Sone, Etsuro Yokoyama,Takao Maki, Asuka Yamamoto, Harutoshi Asakawa, Ken'ichiro Murata, Gen Sazaki
    • 学会等名
      6th International Symposium on Physical Sciences in Space
    • 発表場所
      同志社大学、京都市、日本
    • 年月日
      2015-09-14 – 2015-09-18
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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