Paradigm shift in the method for observing non-equilibrium processes in real space: Elucidation of nucleation processes from solution by TEM

实空间非平衡过程观察方法的范式转变：通过 TEM 阐明溶液中的成核过程

• 批准号: 20H05657
• 负责人: 木村 勇気
• 金额: $ 128.88万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-08-31 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05657/
• 关键词: 核生成; ナノ粒子; 透過型電子顕微鏡; その場観察; 結晶成長

本研究課題は、溶液中の核生成に影響を与える要因の寄与の程度と物質依存性を解明し、核生成ルートを決めるキーファクターを見つけることを目的に研究を進めている。2022年度は、機械学習を取り入れた透過型電子顕微鏡（TEM）“その場”観察において、画像の鮮明化と核生成の早期検出のアプリケーションをTEMに実装した。これにより、結晶核をいち早く高分解能観察したり、素早く電子回折パターンを取得したりが可能となるため、データの質が飛躍的に高まることが期待される。従来は、偶然に核生成を観察できた数例で議論していたのに対して、十分なデータ数を使って定量的な議論を展開できるようになると期待される。水中のナノ粒子がぼんやりと見える程度の不明瞭画像を, 水を取り払ったかのような明瞭な画像に改善する手法を考案し、これまで可視化できなかった水中のナノメートルスケールの普遍的な動的挙動を捉えるアプリケーションの開発を進めている。水和層の無い気相からの核生成実験においては、2019-20年度に観測ロケットを用いた微小重力実験を宇宙航空研究開発機構と、アメリカ航空宇宙局（NASA）との国際共同研究で実施した、シリカ粒子核生成実験の成果を論文として公表した。特にシリカダストの生成効率に直結する付着確率は～1%と、従来想定されている～100%に比べて二桁小さな値であり、シリカダストの形成は非効率であることを明らかにした。これは、星周環境では、小さなケイ酸塩ダストが多数生成することを示す成果である。同様に、中心に炭化チタンのナノ結晶を持つ炭素質粒子は、ナノ領域特有の現象の一つである融合成長など、非古典的な過程を含む多段階の核生成過程を経て形成することを明らかにした。これは、隕石中に見つかるプレソーラー粒子や天体観測で検出されるダストの形成過程に新たな解釈を与える成果である。

In this study, the effect of nucleation in solution is due to the dependence of the substance on the degree of solution. in this study, the problem of nucleation in solution is due to the dependence of the substance on the degree of solution. the purpose of this study is to study the progress of research. In the year 2022, the mechanical and mechanical engineering equipment was imported into the TEM "field" to inspect the equipment, and the portraits were made clear that the nuclear generation equipment was released in the early stage. The temperature, temperature There are several examples of accidental nuclear generation, such as the number of cases, and the number of cases. The size of the particles in the water is unknown, the degree of the picture is unknown, the water is used to understand how to improve the performance of the portrait, it can be used to improve the performance of the portrait, and it is possible to improve the performance of the portrait. In 2019-20, the National Aerospace Exploration Agency, the Aerospace Administration (NASA) and the International Research Institute of International Research and Development (NASA) were involved in the joint research of water and aircraft. the results of the nuclear generation of particles were published in the official table. In particular, the generation rate is higher than that of the second truss in terms of the accuracy rate of 1%, 1%, 100%, and so on. The majority of people in the weather, satellite environment, and small cities have been shown to show that their results are good. The same and central carbonization processes are characterized by carbon particles, unique characteristics in the field, such as fusion and growth, and non-classical processes that involve multi-stage nucleation processes. The formation of a new process and the results of the formation of celestial bodies and particles in the rocks and stones.

项目成果

NASAゴダード宇宙飛行センター/アメリカ・カトリック大学(米国)

美国宇航局戈达德太空飞行中心/美国天主教大学（美国）

Nucleation Process from Gas Phase by Molecular Dynamics Simulations ―Modification of Nucleation Rate and Its Application to the Noctilucent Clouds―

通过分子动力学模拟从气相成核过程“成核率的修正及其在夜光云中的应用”

• DOI: 10.11203/jar.37.247
• 发表时间: 2022
• 期刊: Earozoru Kenkyu
• 作者: 田中 今日子

Machine Learning for Molecular Graph Representations and Geometries

分子图表示和几何的机器学习

• 发表时间: 2021
• 作者: Hashikawa Yoshifumi;Murata Yasujiro;瀧川一学
• 通讯作者: 瀧川一学

微小重力実験から迫るダストの核生成効率

微重力实验中尘埃成核效率的方法

• 发表时间: 2021
• 作者: Yano Moei;Yasukawa Kazutaka;Nakamura Kentaro;Ikehara Minoru;Kato Yasuhiro;木村勇気
• 通讯作者: 木村勇気

水溶液成長における準安定相の形成プロセス：炭酸カルシウムを例として

水溶液生长中亚稳相的形成过程：以碳酸钙为例

• 发表时间: 2021
• 作者: 韓 智海;永島 結;川名結衣;弓削眞子;藤井健太;北田 敦;邑瀬邦明;梅林泰宏;川野潤
• 通讯作者: 川野潤