权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

樹枝状結晶先端での多重振動モードの発見

树突尖端多种振动模式的发现

基本信息

批准号：
08874032
负责人：
古川義純
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

過冷却水中で成長する氷結晶の樹枝状結晶では、過冷却度の小さいときに先端分裂現象が観察される。しかし、過冷却度が0.5K以上になると先端部は安定化し、この現象は見られない。本研究は、この様な特徴的な現象の発生機構の解明を目的とする。先端分裂現象をその場観察するために、大型の結晶成長容器(球形で直径10cm)を作成した。この容器に純水を充填して、所定の過冷却温度に冷却する。容器に挿入したガラス毛細管の一端で結晶を核生成させると、他端には単結晶の氷結晶が現れる。この結晶をマッハツエンダー干渉光学系を通して、長距離顕微鏡で観察した。その結果、過冷却度が0.45K以下では、2次枝の発生とは異なる周期で先端分裂が周期的に発生することを確認した。低過冷却度での成長における先端分裂の発生は、次のような機構で起こる。氷結晶のC軸に平行な面(柱面)内では、界面張力の異方性が極めて弱い。しかし、別に行われた氷結晶の一方向凝固実験では、上記面内での界面カイネティクス(結晶成長界面での分子の取り込みの抵抗)の異方性の効果は、成長速度の上昇とともに急激に増加することが示された。すなわち、過冷却度の小さいとき(成長速度の遅い時)は、カイネティクスの異方性の効果は殆ど作用せず、界面張力の異方性でのみ結晶の形態は支配される。しかし、氷ではこの効果が小さいため先端分裂が発生する。一方、過冷却度が上昇する(成長速度が早い時)とカイネティクスの異方性の効果で樹枝状結晶の成長方向が安定化され、もはや先端分裂は発生しない。すなわち、氷の樹枝状成長は、成長速度に応じて結晶の形態形成を支配するファクターが変化する事を示している。この様な性質を顕著に示す物質は他にはなく、氷結晶特有のものである。今後、この性質を利用することで、結晶の形態形成機構の理解に大きな寄与をするものと考えられ、萌芽的研究を十分に果たした。

The growth of crystals and dendritic crystals in supercooled water was observed. If the supercooling is more than 0.5K, the tip will stabilize. The purpose of this study is to clarify the mechanism of the phenomenon and its characteristics. A large-scale crystal growth container (spherical with a diameter of 10cm) was created for the observation of the splitting phenomenon. The container is filled with purified water and cooled at a specified supercooling temperature. In the container, crystals are formed at one end of the capillary tube, and crystals are formed at the other end. The optical system is transparent, and the long-range micro-mirror is transparent. As a result, the supercooling degree is less than 0.45K, and the second branch is generated. Low supercooling is the growth of the first division, the second division and the third division. The crystal C-axis is parallel to the plane (cylinder), and the anisotropy of the interface tension is extremely weak. In addition, the crystal growth rate increases rapidly due to the anisotropic effect of the in-plane interface. When the growth rate is medium, the effect of anisotropy on the growth rate and supercooling degree is high, and the anisotropy of interfacial tension and crystal morphology are dominant. The fruit is small and the tip is split. The growth direction of dendritic crystals is stabilized when the degree of supercooling increases (when the growth rate increases), and the growth direction of dendritic crystals is stabilized when the growth rate increases. The growth rate of the dendritic growth of the crystal is controlled by the growth rate of the dendritic growth. The nature of the substance indicates that it is unique to the crystal. In the future, the study of the mechanism of crystal morphology formation will be very fruitful.