スピンコントラスト変調中性子小角散乱法による急冷糖溶液中に生成したナノ氷晶の観測

Nano-ice crystals in rapidly cooled sugar solutions observed by spin-contrast-variation small-angle neutron scattering

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糖溶液中に生成するナノ氷結晶の構造解析を行った。本手法により、アモルファス氷と氷晶由来の散乱は識別され、後者の散乱から氷晶は非常に異方的なナノ構造を形成していることを見出した。

The structure of nano-ice crystals in rapidly frozen sugar 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 sugar molecules are preferentially bound to a specific face of nano-ice crystals, and then block the crystal growth perpendicular to that face.