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磁気アルキメデス浮上法を用いた擬似無重力状態における結晶成長過程の研究

磁阿基米德悬浮法研究拟失重状态晶体生长过程

基本信息

批准号：
11750005
负责人：
廣田憲之
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

近年比較的容易に得られるようになった10T級の強く急峻な磁場勾配の下では、これまで非磁性と考えられてきた反・常磁性の物質に対しても大きな磁気力が作用する。普及型の10T超伝導磁石でも、10気圧程度の高酸素圧環境下では水の浮上が可能であること(磁気アルキメデス浮上)が研究代表者らのグループにより見出されており、本研究ではこの磁気アルキメデス浮上法を用いて自由表面を有する液体からの結晶成長を評価する事を目的としている。これまでに強磁場中という使用環境も考慮し、アルキメデス浮上中の液滴観測システムの構築を行ない、さらに、試料空間の温度コントロール機構を試作した。これらを利用して、硝酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、塩化アンモニウムなどの無機塩、リゾチームやNPPなどの有機物に関し磁気的浮上状態からの再結晶過程を観測した。その結果、磁気浮上により無容器でのプロセスとなったことに起因して、物質によって程度の差はあるものの、核形成が起こりにくいために再結晶に必要となるか飽和度が上昇する事、揮発性の高い溶媒の場合には、表面からの蒸発により析出が誘起されるケースがあることが明らかとなった。また、磁気浮上状態、あるいは磁場勾配下でのプロセスである事に起因して、溶液と析出した結晶の密度及び磁化率の差により、析出した結晶の安定位置が決まるため、結晶の沈降が起こる事が明らかとなった。結晶の析出が浮上液滴の表面近傍で起こった場合、それがしばらくその位置に表面張力で保持される現象も観察されており、その詳細な挙動に関しては、析出結晶の方向性も含め、今後、さらなる評価・解析が必要になると考えられる。これらの結果は、今後、磁気浮上、あるいは、微小重力環境などにおける無容器結晶成長を検討してゆく上で有益な知見であると考えられる。

In recent years, it has been easy to obtain strong magnetic field of 10T level, and the magnetic force of nonmagnetic and nonmagnetic substances is relatively large. The purpose of this study is to evaluate the crystal growth of liquid crystal by using the magnetic floating method. In this case, the environment in the high magnetic field should be considered, and the temperature control mechanism in the sample space should be tested. This is the first time that the process of recrystallization has been measured in the floating state of organic substances such as nitric acid, sulfuric acid, sulfuric acid, etc. As a result, the magnetic field floats upward, the degree of impurity increases, the nucleation begins, the recrystallization begins, the saturation increases, the volatility increases, the evaporation begins, and the precipitation begins. Moreover, due to the difference between the density and magnetic susceptibility of the solution and the precipitated crystals, the stable position of the precipitated crystals can be determined, and the settlement of the crystals can be determined. The precipitation of crystals rises near the surface of the droplet, and the surface tension is maintained at the position of the droplet. The phenomenon of precipitation is observed. The detailed movement of the droplet is related to the orientation of the precipitated crystals. The analysis is necessary. The result is that the magnetic field floats upward, the microgravity environment does not contain the crystal growth, and it is beneficial to know.