スピンコントラスト変調中性子小角散乱を用いた急冷濃厚糖溶液中に生成するナノ氷結晶の観測

Nanometer-thick crystalline ice plates in rapidly-frozen glucose solution 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*

本研究では、スピンコントラスト変調小角散乱法を用いてグルコース濃厚糖溶液を急冷すると氷結晶は平面上になり、その厚みは氷晶生成臨界半径と同程度の数ナノメートルしかないことを明らかにした。本研究は、グルコース分子が氷結晶の特定面に付着してその方向の成長を完全に止めてしまうことを示唆している。

Spin-contrast-variation (SCV) small-angle neutron scattering (SANS) enabled us to determine structure of nano-ice crystals that were generated in rapidly frozen sugar solution. In the frozen glucose solution, we found that the nano-ice crystals formed a planar structure with a radius larger than several tens of nanometers and a thickness of 2-3 nm, which was close to the critical nucleation size of ice crystals in supercooled water. This result suggests that the glucose molecules were preferentially bound to a specific face of nano-ice crystals, and then blocked the crystal growth perpendicular to that face.