光により結晶表面を改質する結晶育成法の開発

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「光による結晶成長が可能であることを示すこと」を研究目標とした。具体的には、結晶表面を光により熱的に励起し、ラフニング転移温度より高い状態とし、表面を荒れた状態に保ち成長を促すという点について検討した。その結果、飽和溶液中のアントラセン結晶に光照射を行い、モルフォロジー変化を伴う結晶成長が起こることを観測した。飽和溶液中のアントラセン微結晶に光照射を行うと、親結晶が溶解・消滅すると同時に、新たに出現した結晶は光照射を受けながら成長した。母結晶表面に発生した子結晶は母結晶表面の方位に依存して発生する。このとき母結晶と子結晶のab軸が入れ替わっており、トポタキシーが起きていることが判明した。子結晶は母結晶と結晶形の異なる多形であると考えられる。子結晶はアントラセン結晶であるが、母結晶とは融点・溶解度が異なり、多形であることが明らかとなった。光照射により多形を起こさせることが出来るという初めての結果を得た。次に光により結晶の晶形を制御することを試みた。アントラセン結晶にパルスレーザー光照射を行ったときに得られた変化である。母結晶のエッジに子結晶が出現し、母結晶から最も遠い位置にある子結晶の頂点が外側に向かって成長する様子が観察された。結晶周辺の溶液の過飽和度を光干渉法で観測した結果、結晶から25μm離れたところに高い過飽和状態を保った領域が存在することが明らかとなった。頂点が選択的に成長する機構は雪結晶の成長様式と同じ方法により説明された。また、ベンゾフェノン溶液に光照射を行い、析出した反応生成物のベンゾピナコール結晶の晶形を制御することを行った。エタノール/水溶媒の組成を変化させベンゾピナコールの溶解度を制御し、かつ励起光強度により生成するベンゾピナコールの量を制御すると過飽和度が小さいときに成長する多面体結晶から過飽和度が高いときに成長する樹状結晶まで連続的に作り分けることが可能であることを示した。