光により結晶表面を改質する結晶育成法の開発

开发利用光改变晶体表面的晶体生长方法

• 批准号: 14540527
• 负责人: 奥津 哲夫
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14540527/
• 关键词: 光による結晶成長; 結晶成長制御; モルフォロジー制御

「光による結晶成長が可能であることを示すこと」を研究目標とした。具体的には、結晶表面を光により熱的に励起し、ラフニング転移温度より高い状態とし、表面を荒れた状態に保ち成長を促すという点について検討した。その結果、飽和溶液中のアントラセン結晶に光照射を行い、モルフォロジー変化を伴う結晶成長が起こることを観測した。飽和溶液中のアントラセン微結晶に光照射を行うと、親結晶が溶解・消滅すると同時に、新たに出現した結晶は光照射を受けながら成長した。母結晶表面に発生した子結晶は母結晶表面の方位に依存して発生する。このとき母結晶と子結晶のab軸が入れ替わっており、トポタキシーが起きていることが判明した。子結晶は母結晶と結晶形の異なる多形であると考えられる。子結晶はアントラセン結晶であるが、母結晶とは融点・溶解度が異なり、多形であることが明らかとなった。光照射により多形を起こさせることが出来るという初めての結果を得た。次に光により結晶の晶形を制御することを試みた。アントラセン結晶にパルスレーザー光照射を行ったときに得られた変化である。母結晶のエッジに子結晶が出現し、母結晶から最も遠い位置にある子結晶の頂点が外側に向かって成長する様子が観察された。結晶周辺の溶液の過飽和度を光干渉法で観測した結果、結晶から25μm離れたところに高い過飽和状態を保った領域が存在することが明らかとなった。頂点が選択的に成長する機構は雪結晶の成長様式と同じ方法により説明された。また、ベンゾフェノン溶液に光照射を行い、析出した反応生成物のベンゾピナコール結晶の晶形を制御することを行った。エタノール/水溶媒の組成を変化させベンゾピナコールの溶解度を制御し、かつ励起光強度により生成するベンゾピナコールの量を制御すると過飽和度が小さいときに成長する多面体結晶から過飽和度が高いときに成長する樹状結晶まで連続的に作り分けることが可能であることを示した。

研究目标是“证明光晶体生长是可能的”。具体来说，我们研究了用光热激发晶体表面的想法，将其提升到高于粗糙化转变温度的状态，以保持表面粗糙并促进生长。结果，当用光照射饱和溶液中的蒽晶体时，观察到伴随着形态变化的晶体生长。当饱和溶液中的蒽微晶受到光照射时，母晶体溶解并消失，同时新出现的晶体在光照射下生长。在母晶体表面生成的子晶体取决于母晶体表面的取向。此时，母晶和子晶的a-b轴互换，表明发生了拓扑作用。子晶体被认为是晶体形状与母晶体不同的多晶型物。虽然子晶体是蒽晶体，但已表明它具有与母晶体不同的熔点和溶解度，并且是多晶型的。我们首次获得了光照射可以诱导多态性的结果。接下来，我们尝试用光控制晶体形状。这是用脉冲激光照射蒽晶体时获得的变化。子晶出现在母晶的边缘，并且观察到距离母晶最远的子晶的顶点向外生长。利用光学干涉法观察晶体周围溶液的过饱和度，结果发现距晶体25μm的区域保持着高度过饱和状态。采用与雪晶生长模式相同的方法解释了顶点选择性生长的机制。此外，用光照射二苯甲酮溶液以控制沉淀的反应产物苯频哪醇晶体的晶型。通过改变乙醇/水溶剂的组成来控制苯频哪醇的溶解度，并控制激发光强度产生的苯频哪醇的量，多面体晶体从过饱和度低时生长的多面体晶体生长到过饱和度低时生长的晶体。过饱和度高，表明可以连续产生枝晶。

项目成果

T.Okutsu, K.Ichiyanagi.H.Haneda, H.Hiratsuka: "First observation of the triplet state of fluorobenzene"Chem. Phys. Lett.. 355. 48-52 (2002)

T.Okutsu、K.Ichiyanagi.H.Haneda、H.Hiratsuka：“氟苯三重态的首次观察”Chem。