Dynamic control of crystallization by laser towards innovative organic materials

通过激光动态控制创新有机材料的结晶

• 批准号: 22H00302
• 负责人: 吉川 洋史
• 金额: $ 27.87万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00302/
• 关键词: レーザーアブレーション; レーザートラッピング; 顕微イメージング; 核発生; 結晶成長; 結晶化; 有機材料; 弱引力の分子系; ソフトマター; 多段階制御; 光工学

本研究では、レーザーにより結晶化（核発生・結晶成長）を多段階で制御する手法を開発し、革新的な機能を有する結晶性材料を創製することを目指している。2022年度は、まず本研究課題を推進するための実験解析系の整備を進めた。具体的には、パルス時間幅がフェムト秒～ナノ秒で調整可能なレーザーシステムを新規導入し、さらに顕微鏡系と組み合わせることで短パルスレーザーを用いた結晶化実験システムを構築した。レーザートラッピング系、透過・蛍光・干渉・ラマン分光系も整備し、レーザー結晶化を多段階で制御解析するための実験系を大幅に発展させることができた。またその実験システムの性能評価のため様々なサンプルの計測制御を実施し、それら一部の成果については既に論文発表に至っている。さらに2022年度はこれら実験システムを用いて、レーザー結晶化の多段階プロセスの解明やそれを活用した制御法の開発も進めた。例えば、レーザー集光点からの瞬時の核発生が可能な各種材料を用いて、核発生のレーザーパラメータ依存性について網羅的に調べた。その結果、レーザーアブレーションによる結晶核発生は、キャビテーションバブルなどの促進要素と、温度上昇などの抑制要素の競合現象であることを見出し、さらに結晶化理論の見地からそのメカニズムを説明することに成功した（Appl Phys A 2022で発表済み）。現在さらにその詳細な実験・解析などを進めており近く論文発表することを目指している。

在这项研究中，我们旨在开发一种使用激光在多个阶段控制结晶（核产生和晶体生长）的方法，并创建具有创新功能的结晶材料。在2022财年，我们首先开发了实验分析系统以促进这一研究主题。具体而言，引入了具有脉冲持续时间到纳米秒的脉冲持续时间的新激光系统，并通过将其与显微镜系统结合使用，构建了使用短脉冲激光器的结晶实验系统。还已经开发了激光捕获系统，传输，荧光，干扰和拉曼光谱系统，并且在多个阶段控制和分析激光结晶的实验系统已经显着开发。此外，进行了各种样品的测量和控制以评估实验系统的性能，并且已经发布了一些结果。此外，在2022财年，这些实验系统被用来阐明多阶段激光结晶过程，并开发了使用它的控制方法。例如，使用激光聚焦点能够瞬时成核的各种材料用于全面研究成核激光参数的依赖性。结果，我们发现由激光消融引起的晶体成核是启动子元素（例如气泡气泡和抑制器元素（例如温度升高））之间的竞争现象，我们成功地从结晶理论的角度来解释了其机制（在Appl Phys A 2022中发表）。我们目前正在进行进一步的详细实验和分析，并旨在尽快发表论文。

项目成果

Laser processingg for mechanobiology study

用于机械生物学研究的激光加工

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahisa Matsuzaki;Sayaka Goto;Seiichiro Nakabayashi;Hiroshi Y Yoshikawa
• 通讯作者: Hiroshi Y Yoshikawa

Crystal nucleation of ice and sodium acetate by laser

激光使冰和乙酸钠晶核

• 发表时间: 2022
• 作者: Hozumi Takahashi;Satomi Ebihara;Yusuke Takaoka;Yuka Tsuri;Mihoko Maruyama;Masashi Yoshimura;Seiichiro Nakabayashi;Teruki Sugiyama;Yusuke Mori;Hiroshi. Y. Yoshikawa
• 通讯作者: Hiroshi. Y. Yoshikawa

ピリミジルインダンジオン二量体のレーザー照射による選択的単結晶調製と相互変換

激光照射选择性单晶制备及嘧啶茚满二酮二聚体的互变

• 发表时间: 2022
• 作者: 片山和也;西村美生;高岡佑介;吉川洋史;燒山佑美;櫻井英博
• 通讯作者: 櫻井英博

バタフライ型ホスト分子とゲスト溶媒間の分子相互作用に基づく結晶多型間での構造転移

基于蝴蝶型主体分子和客体溶剂之间的分子相互作用的晶体多晶型之间的结构转变

• 发表时间: 2023
• 作者: 片山和也;高岡 佑介;吉川 洋史;燒山 佑美;櫻井 英博
• 通讯作者: 櫻井 英博

短パルスレーザー集光照射による融液からの結晶核発生

通过聚焦短脉冲激光照射从熔体中晶体成核

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋 秀実;釣 優香;丸山 美帆子;吉村 政志;杉山 輝樹;中林 誠一郎;森 勇介;吉川 洋史
• 通讯作者: 吉川 洋史