不凍化蛋白質を利用する氷スラリーの結晶構造のミクロな研究
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概要
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In order to clarify the crystal growth mechanism and to tealize the low-terperature heat transportation system of ice slurry made from an antifreeze protein (AFP) solution which consists of ice crystals resistant to recrystallization, a fundamental and microscale analysis has been conducted on the ice crystals. Since the thermophysical propertics of ice slurry used for ice storage applications, such as energy storage ability and flowability, depend on the shape and size of individual crystals, crystal growth patterns were experimentally investigated by changing the local supercooling temperature while neglecting the influence of heat flux. At low temperatures, when supercooling exceeded a certain transition value, dendritic crystals were generated, which were apparently unaffected by the existence of AFP. In between the transition terperature and the freezing point, needle-like crystals were observed to grow rapidly in the c-axis direction. If these needle-like crystals were held at terperatures within the hysteresis gap (between the freezing and the melting point), bipyramidal crystals within a maximum tip angle of approximately 30° were formed. Since protein adsorption to the ice crystal surface will strongly affect the crystal growth, the surface of crystals was investigated by using a Scanning Tunneling Microscope (STM) in order to determine the influence of AFP on the microscale surface struture. A systematic groov/ridge pattern that was aligned 65° (±5°) to the hexagonal side on one bipyramidal plane was observed. The grooves' length and width were similar to the length and width of AFP, indicating adsorption of single protein molecules to ice with an orientation corresponding to the alignment angle. Their depth, ranging from 2 nm to 10 nm, gives information about the surface curvature. Knowledge from microscale analysis can be used in order to create cost-effective artificial additives for ice slurry systems.
- 社団法人日本機械学会の論文
- 1997-03-25
著者
-
田中 誠
機械技研
-
小林 康徳
筑波大学構造工学系
-
GRANDUM Svein
筑波大学大学院
-
矢部 彰
通商産業省工業技術院機械技術研究所
-
中込 和哉
富山医科薬科大学
-
田中 誠
通商産業省工業技術院機械技術研究所
-
竹村 文男
通商産業省工業技術院機械技術研究所
-
FRIVIK Per-Erling
ノルウェー国立工科大学
-
Svein GRANDUM
筑波大学大学院
-
Per-Erling FRIVIK
ノルウェー国立工科大学
-
矢部 彰
通産省工業技術院機械技術研究所エネルギー部流体工学研究室
-
竹村 文男
東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻:(独)産業技術総合研究所
-
田中 誠
独立行政法人産業技術総合研究所つくば東事業所人間福祉医工学研究
-
中込 和哉
富山医科薬科大学薬学部
-
Grandum S
筑波大学大学院
-
竹村 文男
産業技術総合研究所
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