Polarized neutrons observed nanometer-thick crystalline ice plates in frozen glucose solution

グルコースによるナノ氷晶の異方的成長

熊田 高之   ; 中川 洋   ; 三浦 大輔; 関根 由莉奈   ; 元川 竜平   ; 廣井 孝介  ; 稲村 泰弘  ; 奥 隆之   ; 大石 一城*; 森川 利明*; 河村 幸彦*; 川井 清司*

Kumada, Takayuki; Nakagawa, Hiroshi; Miura, Daisuke; Sekine, Yurina; Motokawa, Ryuhei; Hiroi, Kosuke; Inamura, Yasuhiro; Oku, Takayuki; Oishi, Kazuki*; Morikawa, Toshiaki*; Kawamura, Yukihiko*; Kawai, Kiyoshi*

スピンコントラスト変調中性子小角散乱法を用いて急冷したグルコース濃厚溶液中に生成するナノアイス結晶の構造解析を行ったところ、厚さ1nm程度、半径数十nm以上の平面上の氷晶が生成していることを見出した。本結果はグルコース分子が特定の成長面に吸着することによりその面からの結晶成長を阻害していることを示す。

The structure of nano-ice crystals in rapidly frozen glucose solution was elucidated by using spin-contrast-variation small-angle neutron scattering, which distinguishes the nano-ice crystal signal from the frozen amorphous solution signal by the polarization-dependent neutron scattering. The analysis revealed that the nano-ice crystals form a planar structure with a diameter exceeding tens of nanometers and a thickness of 1 nm, which is close to the critical nucleation size. This result suggests that the glucose molecules are preferentially bound to a specific face of nano-ice crystals, and then block the crystal growth perpendicular to that face.