結晶化の自在制御を実現する新規レーザーシステムの開発

开发实现自由控制结晶的新型激光系统

• 批准号: 22J00529
• 负责人: 釣 優香
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-22 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22J00529/
• 关键词: 結晶成長; レーザー誘起核発生

医薬品産業において、有機化合物やタンパク質の結晶化制御は、構造や機能の解明に必要なプロセスである。これに対してこれまで、短パルスレーザーを用いた結晶化技術によって結晶多形制御などに取り組んできた。この結晶化技術では、溶液中へのレーザー照射によって誘導されるキャビテーションバブルや衝撃波が局所的な濃度上昇を引き起こし、結晶化を誘起すると考えられており、さまざまな化合物への適用が期待されている。一方で、高効率な結晶化のためには、化合物ごと照射条件などの網羅的な探索が必要となっている。そこで本研究では、結晶化（核形成と成長）をリアルタイムで観察し、さまざまな化合物に対して結晶化を自在に制御できるレーザーシステムの構築を目的とした。1パルス照射で結晶化できるアントラセンをモデル材料として用いて、高濃度領域形成過程の高速度観測を実施した。屈折率勾配を光学的に可視化できるシャドウグラフ法を用いて観察と解析を試みた結果、キャビテーションバブルが形成された後、収縮と圧壊に伴って大きな濃度勾配が生じていることを明らかにし、核形成を促進していることが示された。さらに核形成直後の成長速度を測定し、キャビテーションバブルが形成された領域で結晶が成長する様子を見出した。また、一連の結晶化現象を制御するために核形成だけでなく成長過程の観察にも取り組み、成長過程における相転移現象の解明につながる成果も得られている。以上のように、本年度はレーザー誘起結晶化過程において誘導される濃度変化の観測に取り組み、時空間的な濃度勾配の観察に成功した。本成果は、さまざまな化合物の結晶化過程観察への応用できると考えられ、さまざまなレーザー照射条件下で誘導される濃度環境を見出して核形成誘起を実現し、成長のその場観察を実施することで、結晶化の促進及び結晶化制御の高効率化につながることを示した。

Pharmaceutical industry, organic compounds, crystallization, structure and function of the necessary solution to the problem The crystallization technology is used to prepare the crystal structure. This crystallization technique is expected to be applied to the induction of shock wave and local concentration rise in solution by irradiation and crystallization. A party, high efficiency, crystallization, compounds, irradiation conditions, nets, exploration, necessary. In this study, crystallization (nuclear formation and growth) was investigated and the structure of crystallization was controlled. 1. High speed measurement of crystallization and high concentration domain formation process of materials under irradiation The refractive index is matched with the optical density, and the optical density is matched with the optical density. The refractive index is matched with the optical density. The refractive index is matched with the optical density. The refractive index is matched with the optical density. The refractive index is matched with the optical density. The growth rate after nuclear formation was measured, and the growth rate of crystals in the field was observed. The crystallization phenomenon is controlled, the nucleus is formed, the growth process is observed, the phase shift phenomenon is explained, and the results are obtained. In addition, this year, the concentration of the induced crystallization process was successfully measured by the concentration matching of the composition and time space. The results show that the concentration environment induced by irradiation, the induction of nuclear formation, the field observation of growth, the promotion of crystallization and the high efficiency of crystallization control are observed.

项目成果

フェムト秒レーザー誘起結晶化のダイナミクス計測 ～酢酸ナトリウム水溶液～

飞秒激光诱导结晶的动力学测量~乙酸钠水溶液~

• 发表时间: 2022
• 作者: 高岡佑介;海老原里美;高橋秀実;釣優香;丸山美帆子;吉村政志;森勇介;吉川洋史
• 通讯作者: 吉川洋史

High-speed visualization of concentration field associated with laser-induced crystallization process of an anthracene

与激光诱导蒽结晶过程相关的浓度场的高速可视化

• 发表时间: 2022
• 作者: Mihoko Maruyama;Yuka Tsuri;Hiroshi Y Yoshikawa;Katsuo Tsukamoto;Takashi Onuma;Ryutaro shimada;Tomohiko takeshima;Kazufumi Takano;Hiroaki Adachi;shigeyoshi Usami;Masayuki Imanishi;Masashi Yoshimura;Yusuke Mori
• 通讯作者: Yusuke Mori

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

短パルスレーザー照射によるアントラセンの結晶化における濃度場の高速度観測

短脉冲激光照射蒽结晶过程中浓度场的高速观测

• 发表时间: 2022
• 作者: 釣優香;丸山美帆;吉川洋史;塚本勝男;高野和文;安達宏昭;宇佐美茂佳;今西正幸;細川陽一郎;吉村政志;森勇介
• 通讯作者: 森勇介

超短パルスレーザー集光単発照射による氷の結晶化過程の詳細観察

使用单聚焦超短脉冲激光照射详细观察冰结晶过程

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋秀実;釣優香;丸山美帆子;吉村政志;中林誠一郎;森勇介;吉川洋史
• 通讯作者: 吉川洋史