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従来の臨界核理論を覆すナノ粒子成長の過程を解明

DGIST、ソウル大、KAISTが共同研究


従来の物質成長理論を覆す物質初期成長の過程が明らかになった。

DGIST(大邱慶北科学技術院、ソン・サンヒョク総長)はニューバイオロジー専攻のムン・デウォン教授チームがソウル大学校材料工学科のナム・ギテ教授チーム、KAISTのキム・ヨンヒョン教授チームとの共同研究を通じて新たな分析法で物質成長初期過程が既存の臨界核成長理論とは異なるという事実を解明したと9月20日に発表した。

物質の成長に関してこれまでに知られている「臨界核成長理論」は材料、化学、物理分野の教科書にも載っているほど科学界全般で認められている理論。物質の成長初期に臨界核が生成され臨界核を中心にバルク(bulk)素材が形成されて物質が成長するというもの。

研究チームは骨の主要成分であるリン酸カルシウムのナノ粒子を「飛行時間中エネルギーイオン散乱分析法(TOF-MEIS)」により分析して理論計算でナノ粒子の初期成長過程について研究した。

その結果、ナノ物質の成長初期に臨界核のかわりにナノ粒子が継続的に成長しバルク素材などの物質に変形、成長するという事実をつきとめた。

最近、物質の初期成長過程に既存の臨界核成長理論とはことなる研究結果が発表されている。だが直接的な研究結果の数値を提示できず論議の的となっていた。

研究チームの成果はナノ粒子の大きさと構成を正確に測定することで既存の理論をくつがえす確実な証拠を提示するもの。今後、ナノ粒子の成長と特性を制御する研究に活用されるものと期待される。

研究チームが用いた飛行時間中エネルギーイオン散乱分析法はムン・デウォン教授チームが開発した技術で、既存の中エネルギーイオン散乱分析法に比べて1万分の1のイオン電流でも物質の成長過程を測定できるため、本研究でイオンの損傷なくナノ粒子の平均の大きさと具体的な構造を定量的に測定できた。

ムン・デウォン教授は「本研究は実験を計画する段階から測定、論文作成、発表にいたるまで7年かかった長期プロジェクト。新たなナノ分析技術と材料科学、理論化学分野を融合した研究をもとに従来の理論をくつがえす具体的な理論計算と研究結果を得ることができた」と話している。

研究結果は化学分野の学術誌『ACS Central Science』電子版に8月30日付で掲載された。





[2018-09-27]

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