温度変調によるエネルギー有利な安定相から不利な準安定相への転換機構の提唱

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過飽和溶液を温度一定に保つと結晶が析出し，最終的には平衡状態が実現する．昨年までに，溶液に安定相結晶と準安定相結晶を入れてさらに温度を昇降させた場合の結晶成長模型を構築することができたので，本年度は安定相結晶が準安定相結晶へと転換する機構を詳細に検討した．高温時には結晶が溶解するが，結晶量が豊富にあれば，豊富なクラスタが生成されるため，結晶に対して過飽和なクラスタ分布を形成する．このとき，高温であってもクラスタによる結晶の成長が起こり，結果として溶解速度が小さくなる．系内に多量の準安定相結晶と少量の安定相結晶が存在すると，準安定相結晶が溶けにくくなるため，結晶量に差が生まれる．低温にすると，結晶は成長するので，分子やクラスタの過飽和な状態が緩和される．この過程を繰り返すことで安定相から準安定相への転換が進む．この機構による転換では，溶解度差が大きくなると，準安定相が生き残にために必要な初期結晶量差も大きくなる．質量空間上での系の振る舞いを調べピッチフォーク型の分岐に相当することを見出した．またこの結果を用いて，初期結晶量差と溶解度差をパラメータとした相転換相図を作成した．また，最近，温度昇降と結晶粉砕を同時に適用した相転換の実験が報告されている．この実験系はカイラル分子を持つので，本研究で進めている単一分子系の結果をそのまま当てはめてよいか疑問が残る．そこで，実験系に合わせて，カイラル分子，安定ラセミ結晶，準安定カイラル結晶に加えてそれぞれの結晶に対応するクラスタを考えた8成分の反応模型を考案し，報告された実験結果を概ね再現できるに至っている．