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【本学研究者情报】

〇金属材料研究所　特任助教　野泽纯

【発表のポイント】

• 结晶多形^（注１）の制御は結晶育成の様々な局面において極めて重要ですが、どの结晶多形が選択されるのかという詳細なメカニズムは未解明です。
• 本研究では、ヘテロエピタキシャル成长^（注２）により大きさが１マイクロメートル以下（サブミクロン）のコロイド粒子が规则配列したコロイド结晶^（注3）の结晶多形の形成を実現し、その場観察によって核形成^（注４）や结晶成长中の多形転移^（注５）の挙动を明らかにしました。
• 核形成以前の状態であるクラスターの安定性や晶出結晶のサイズが多形転移を引き起こす重要な因子であり、それが最終的に選択される结晶多形の選択に寄与していることを明らかにしました。さらに、各多形におけるクラスター形態の違いに着目した多形制御を実証しました。

【概要】

化学組成が同じで結晶構造が異なる物質を结晶多形といい、物性や化学的性質が異なるため、その中から所望の構造を選択的に成長させることは材料や医薬品の創製において重要なポイントです。しかしながら、多形間に転移をともなう結晶化の詳細なプロセスは未解明であり、分子や原子スケールでの描像が求められています。本研究では、相転移のモデルとしてコロイド系を用いて、结晶多形の選択機構の解明にアプローチしました。

东北大学金属材料研究所の野澤純 特任助教、金沢大学学術メディア創成センターの佐藤正英 教授、东北大学未来科学技術共同研究センターの宇田聡 教授、东北大学金属材料研究所の藤原航三 教授からなる研究グループは、コロイド結晶においてヘテロエピタキシャル成長を用いることで结晶多形の形成を実現し、1粒子分解能のその場観察によって多形転移が核形成や結晶成長に与える効果を明らかにしました。特に、核形成や成長のプロセスで起こる3種類の多形転移が、最終的な结晶多形の選択に重要な役割を果たすことを見出しました。この研究の成果は、創薬を含むさまざまな系における结晶多形の制御に大きく貢献すると期待されます。

本研究成果は、2025年4月9日（英国夏時間）に科学誌 Communications Physicsに掲載されました。

【用语解説】

注1. 结晶多形　
同じ化学式で結晶構造の異なる物質を结晶多形と呼びます。例えば、グラファイトとダイヤモンドなど。

注2. ヘテロエピタキシャル成長
エピタキシーとは基板结晶（下地）の上に基板结晶とある一定の结晶方位関係をもって结晶相を成长させる成长様式であり、成长したい结晶と下地基板が同じ场合はホモエピタキシー、异なる场合をヘテロエピタキシーと呼びます。

注3. コロイド結晶
サイズが原子や低分子よりは大きいサブミクロンの粒子が液中に分散している状态をコロイド状态、溶液中に分散している粒子をコロイド粒子と言います。コロイド粒子が、结晶中の分子や原子のように规则配列した构造体をコロイド结晶と呼びます。フォトニクス材料への応用や相転移のメカニズムの研究に用いられます。

注4. 核形成
気相や液相の中に热的な揺らぎによって结晶の种ができる过程を核形成といいます。

注5. 多形転移
1つの多形から别の多形の构造へ変化することをいいます。

【论文情报】

タイトル：Polymorphic transitions during nonclassical nucleation and growth in the colloidal heteroepitaxy
着者： Jun Nozawa*, Masahide Sato, Satoshi Uda, Kozo Fujiwara
*責任着者：东北大学金属材料研究所　特任助教　野泽纯
掲載誌：Communications Physics
顿翱滨：

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学金属材料研究所
特任助教　野泽纯
TEL: 022-215-2013
Email: jun.nozawa.e3*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学金属材料研究所
情报企画室広报班
TEL: 022-215-2144
Email: press.imr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）