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東大と産総研、無秩序な分子集合体から結晶核が形成される過程をスローモーション映像として記録することに成功

2021/1/22 0:03
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発表日:2021年01月22日

結晶はどうやってできる?その瞬間を見た!

1.発表者:

中村 栄一(東京大学大学院理学系研究科化学専攻 東京大学特別教授/東京大学名誉教授)

中室 貴幸(東京大学大学院理学系研究科化学専攻 特任助教)

灘 浩樹(産業技術総合研究所 環境創生研究部門 反応場設計研究グループ 研究グループ長)

2.発表のポイント:

◆無秩序な集合体からナノメートルサイズの食塩結晶ができる瞬間、さらにそれが大きく成長する様子を、スローモーション映像として連続的に記録した。

◆無秩序から秩序が発現していく過程の全体像を初めて観察・測定することで、イオン結晶の生成機構を解明した。

◆結晶の形を制御することで望みの性質を持った結晶を手にすることが可能となり、製薬・材料分野へ革新をもたらすことが期待される。

3.発表概要:

人類が結晶を生み出してきた歴史は長く、紀元前より行われてきた製塩はその代表例である。現在では、結晶化は医薬・材料などさまざまな分野において欠かせない技術となっているが、その機構の理解は十分ではない。1913年にX線結晶構造解析法が提唱されて以来、結晶中の原子配列など静的な構造は明らかにされてきた一方で、結晶化という動的な過程を原子レベルで詳細に観察することは困難だった。今回、東京大学大学院理学系研究科化学専攻の中村栄一特別教授らの研究グループは、産業技術総合研究所の灘浩樹研究グループ長の研究グループと共同で、無秩序な分子集合体から結晶核が形成される過程を原子分解能透過電子顕微鏡(注1)でスローモーション映像として記録することに成功した。結晶化プロセスの最初期段階を空間的に精密に制御することで、これまで困難とされてきた結晶化現象の直接観察を実現した。1分子レベルでの動的挙動解析の結果、これまでその性質が明らかでなかった結晶化前の分子集合体について、結晶とは異なりその構造が動的に変化していることを発見した。本研究は、サイズ・構造選択的な結晶合成手法の開発や、天然の鉱物や歯・骨などの生体鉱物の生成機構解明につながると期待される。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach/603571/01_202101211521.pdf

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