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☆ 初学者に最適な講座!
結晶の基礎から、工業晶析装置の種類、原理についてなど必須知識を詳解する!

R&D支援センターセミナー

       会  場:商工情報センター(カメリアプラザ) 9F 研修室  → 会場へのアクセス 
       参 加 費:49,980円(税込、昼食・資料付)

講 師

信州大学 学術研究院(工学系) 准教授 博士(工学) 内田博久 氏

【ご略歴】
1998年3月に九州大学大学院工学研究科化学機械工学専攻博士後期課程を修了後、(財)高温高圧流体技術研究所・研究員,東京農工大学工学部・助手(松岡正邦先生,滝山博志先生の研究室に所属),大阪府立大学大学院工学研究科・講師を経て,2005年より信州大学工学部・助教授(2007年4月より准教授)。この間,ジョージア工科大学 化学工学科(米国)・訪問研究員,技術研究組合 BEANS研究所 3D BEANSセンター・主任研究員,東京大学大学院工学系研究科・客員研究員(2011年4月~現在)を兼任。東京大学大学院工学系研究科,東京理科大学工学部,熊本大学工学部などで非常勤講師を歴任。日本高圧力学会奨励賞(2000年),化学工学会奨励賞(2001年),日本熱物性学会賞奨励賞(2005年),化学工学会教育奨励賞(2015年)など多くの受賞歴有り。

定 員

 30名

受講対象・レベル

 晶析を利用した研究や技術を始めたばかり,もしくはこれから始めようと考えている学生・研究者・技術者から数年の研究経験を経ているが晶析に関する基礎知識が乏しい,もしくは基礎から応用まで幅広く知識を身に付けたいと考えている研究者・技術者まで。

必要な予備知識

 大学レベルの一般化学の知識がある方でしたら受講可能です。
講義中に,大学レベルの物理化学(熱力学)や化学工学(伝熱論,物質移動論などの移動論)の知識を必要とする箇所も有りますが,物理化学や化学工学を習得していない方にも出来るだけ分かりやすく説明しますので,高度な予備知識は要しません。

習得できる知識

 ・結晶(種類・構造)に関する基礎知識
 ・工業晶析に求められる結晶特性
 ・核化・結晶成長現象の基礎知識
 ・結晶形態・結晶多形現象の基礎知識
 ・実用的なレベルの核化・結晶成長理論
 ・工業晶析装置の種類と原理

趣 旨

 本講座では,晶析を利用した技術にこれまで全く従事したことが無いが,これから始めようとする技術者・研究者・学生やこれまで晶析に関する書籍やセミナーなどで勉強してみたが良く理解できないという方を対象に,晶析に関する本当に必要な「基礎事項(結晶,晶析操作の目的・種類・原理,結晶形態,結晶多形)」から「実際に使われている工業晶析装置の種類と原理」に至るまで解説します。特に本講座では,初心者が晶析を利用した技術を始める際に必要な基礎知識の習得,もしくはある程度は晶析を勉強した方が晶析の応用講座や書籍などの理解に必要不可欠な知識を習得できることを狙いとしている。

プログラム

1.はじめに
 1-1.講師紹介
 1-2.講演内容紹介

2.晶析操作の基礎事項-晶析に必要な基礎を理解する-
 2-1.晶析とは
 2-2.晶析の目的
 2-3.晶析操作の種類
  (1) 溶液晶析
  (2) 冷却晶析
  (3) 溶媒濃縮(蒸発)晶析
  (4) 貧溶媒添加晶析
  (5) 反応晶析
  (6) 融液晶析
  (7) 気相からの晶析
 2-4.晶析の原理
 2-5.工業晶析に求められる結晶特性
  (1) 晶癖(モルフォロジー)
  (2) 粒径および粒径分布
   a) 粒径の定義
   b) 粒径分布の定義
   c) 粒径および粒径分布の測定法
  (3) 純度
  (4) 結晶多形(結晶構造)
  (5) 結晶化度

3.結晶-結晶について理解する-
 3-1.化学結合と結晶の種類
 3-2.結晶構造の基本
  (1) 空間格子と結晶系
  (2) 格子の幾何学(ミラー指数)

4.相平衡-晶析の原理を相平衡から理解する-
 4-1.固液平衡
  (1) 相図
   a) 共晶系
   b) 固溶体系
  (2) 溶解度
 4-2.過飽和状態
  (1) 過溶解度曲線
  (2) 準安定域
  (3) 誘導時間

5.核発生の機構と速度-核化(核発生)の原理を理解する-
 5-1.分子レベルで見た結晶化の原理
 5-2.結晶の核化現象
  (1) 一次核化
   a) 均一一次核化現象のモデル化
   b) 均一一次核化を自由エネルギーの面から考える
   c) 臨界核
   d) 一次核化速度(一次核発生速度)
   e) 一次核化速度(一次核発生速度)と誘導時間
   f) 不均一一次核化
  (2) 二次核化
   a) 初期核化
   b) 接触核化
   c) 流体による剪断力核化
   d) 二次核化速度(二次核発生速度)
   e) 工業における二次核化現象

6.結晶成長の機構と速度-結晶成長の原理と工業的な重要事項を理解する-
 6-1.結晶成長モデル
  (1) コッセル(Kossel)モデル
  (2) 結晶成長機構
 6-2.工学的な結晶成長速度論
  (1) 物質移動(拡散)過程での結晶成長速度
  (2) 表面集積(表面反応)過程での結晶成長速度
  (3) 表面集積(表面反応)過程の核化・成長モデル
   a) 二次元核化機構
   b) BCF(Burton-Cabrera-Frank)理論(螺旋転移機構)
   c) 核化-成長(BS: Birth and Spread)モデル
   d) 一様成長機構
  (4) 総括結晶成長速度
  (5) 工学的に用いられる結晶成長速度式
  (6) 伝熱過程
 6-3.結晶成長の律速過程(結晶成長に及ぼす温度の影響)
 6-4.工業的に重要な結晶成長現象
  (1) オストワルドライプニング(Ostwald Ripening)
  (2) 粒径依存の成長速度
  (3) 成長速度の分散
  (4) 結晶成長に対する不純物効果

7.結晶形態(晶癖)-結晶形態について理解する-
 7-1.結晶の平衡形
 7-2.結晶の成長形
 7-3.結晶形態の変化と制御

8.結晶多形-結晶多形について理解する-
 8-1.結晶多形とは
 8-2.結晶多形の検出方法
 8-3.結晶多形の基礎理論-熱力学的性質を中心に-
  (1) 安定多形と準安定多形
  (2) 単変系と互変系
  (3) オストワルドの段階則
  (4) 析出速度と自由エネルギー
 8-4.結晶多形間の転移現象
  (1) 固相状態で起こる多形転移(固相転移)
  (2) 溶液中で起こる多形転移(溶液媒介転移)
 8-5.固相転移の経験則
  (1) 転移熱則
  (2) 融解熱則
  (3) 融解エントロピー則
  (4) 密度則
 8-6.結晶多形の制御

9.晶析装置の分類と特徴-工業晶析装置の種類とその原理を理解する-
 9-1.晶析装置の分類
 9-2.代表的な晶析装置
  (1) 晶析装置の操作方法
   a) 回分式(バッチ)
   b) 連続式(流通式)
   c) 工業的に用いられている回分式と連続式の晶析装置
  (2) 代表的な晶析装置-溶液晶析装置-
   a) バッチ(回分)晶析装置
   b) 完全混合槽型(MSMPR)晶析装置
   c) クリスタル-オスロ型晶析装置
   d) D.T.B.型晶析装置
  (3) 代表的な融液晶析装置
   a) フィリップ型晶析装置
   b) KCP型晶析装置
  (4) その他の晶析装置

10.その他の晶析技術
 10-1.圧力晶析
 10-2.超臨界流体を利用した晶析
 10-3.その他の晶析技術

11.おわりに

 【質疑応答・名刺交換】