1: 白夜φ ★ 2013/06/22(土) 23:26:52.10 ID:???

氷から水、きっかけ解明=結晶構造崩壊を計算-総研大など

氷の結晶構造が崩壊し、解けて水になるきっかけをコンピューターのシミュレーションで解明したと、総合研究大学院大(神奈川県葉山町)の院生望月建爾さんらが英科学誌ネイチャーに発表した。
 
岡山大の松本正和准教授や分子科学研究所(愛知県岡崎市)の大峯巌所長との共同研究で、さまざまな化学物質の構造や水を含むたんぱく質の構造が変わる仕組みを解明するのに役立つという。
 
水分子は小さな水素原子2個と大きな酸素原子1個から成る。
固体の氷では、分子が六角形の網を構成するように整然と並んでいる。
 
しかし、温度が上昇すると分子が揺らぎ出し、分子同士の結合が切れて六角形の形が崩れる所が現れる。
望月さんらはこの結合の切れ方に注目し、分子間に働く力の計算を繰り返した。
 
分子が揺らいで結合が切れ、六角形の形が崩れても、初めのうちはすぐつながって元に戻る。
しかし、温度上昇で揺れがひどくなると、つながる際に間違った分子の組み合わせが発生してしまい、連鎖的に組み替えが起きて結晶構造が崩壊することが分かった。(2013/06/22-19:07)
______________

▽記事引用元 時事ドットコム 2013/06/22-19:07配信記事
http://www.jiji.com/jc/c?g=soc_30&k=2013062200252
画像:固体の氷の結晶構造が崩壊し、液体の水に変わってゆくイメージ。
総合研究大学院大と岡山大、分子科学研究所は、崩壊のきっかけを解明したと発表した(総研大・岡山大・分子研提供)
7

http://www.jiji.com/news/kiji_photos/0130622at57_p.jpg

▽関連
・総合研究大学院大
2013年6月20日(木)
【プレスリリース】機能分子科学専攻 大学院生 望月建爾さんの論文が Natureに掲載されました
プレスリリース概要
『氷の融解が始まる“きっかけ”を分子レベルで解明することに成功』
http://www.soken.ac.jp/news_all/3059.html
・Nature Volume: 498, Pages: 350?354 Date published: (20 June 2013) DOI: doi:10.1038/nature12190
Received 30 April 2012 Accepted 12 April 2013 Published online 19 June 2013
Defect pair separation as the controlling step in homogeneous ice melting
http://www.nature.com/nature/journal/v498/n7454/abs/nature12190.html



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2: 名無しのひみつ 2013/06/22(土) 23:32:56.25 ID:h3XwAOYL

実際の観察じゃなくてシミュレートで「わかった」と言えるのか


5: 名無しのひみつ 2013/06/22(土) 23:50:19.47 ID:NhQYLvF8 BE:2374292257-2BP(0)

圧力が特定方向にかかった場合の溶融プロセスもわかると
凄い


6: 名無しのひみつ 2013/06/22(土) 23:51:38.02 ID:Ydp+iAEE

氷が溶けた水って 口ざわりがなめらかになってるよね
そういうのも細かく調べたら色々説明できるんだろうね


7: 名無しのひみつ 2013/06/22(土) 23:52:22.32 ID:CV1YXK0H

「わかった」と書くと違和感がある

>つながる際に間違った分子の組み合わせが発生してしまい、
>連鎖的に組み替えが起きて結晶構造が崩壊する

こういう説明がとりあえず妥当なものとして考えられる、ってことだな


8: 名無しのひみつ 2013/06/22(土) 23:55:59.26 ID:ecZTRG6h

簡単なことを難しくいうだけかよ


15: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 00:56:24.78 ID:IfSyo8H7

実際の動画はよ


55: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 22:26:48.89 ID:swVSE1ul

>>15
ttp://www.nature.com/nature/journal/v498/n7454/fig_tab/nature12190_SV1.html
ttp://www.nature.com/nature/journal/v498/n7454/fig_tab/nature12190_SV2.html

>>53
こんなスピードで動いている格子欠陥の群をin situ で観察できて
動画を作れる方法を開発したらノーベル賞がもらえる


17: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 02:50:33.62 ID:Zx3vGnTk

そんなことわざわざスーパーコンピューターでシミュレーションするまでもなく、
中学レベルの知識でちょっと想像力を働かせれば説明できる。
温度が高くなる→氷を構成していた水分子が熱エネルギーを得る
→水分子の振動が激しくなる→ついに水分子と水分子をつないでいた結合エネルギーを断ち切るようになる
→それぞれの水分子は自由に動くことが可能な状態になる(つまり全体として見れば液体の状態になる)


20: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 03:15:43.52 ID:royqoMEP

>>17
匿名とは言え、こう言った書き込みを堂々と恥ずかしげもなく書いて平気ってのもあるいみすごいよな


18: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 03:04:08.42 ID:xSpqxbV8!

いやさ、そういう定性的なプロセスは分かるんだけど、
今回、具体的にパラメーターを与えることで定量的にプロセスを追えたことに意味があるんでしょ。
水素結合の方向とか強さとか。
「なぜ水が0℃で凍り、100℃で沸騰するのか」みたいな現象を分子間の綱引きの力に落とし込むことで、
「では、別なものを溶かしたら、分子間力がどう変わり、どういう変化がミクロに起きるか」
ということも分かるようになって、新しい不凍液とか「冷えても美味しいご飯」が開発できるかもしれない。


19: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 03:14:56.20 ID:C1+j9vcj

「冷えても美味しいご飯」
こんなの絶対に許さない!
>>1の研究は速攻やめろ!冷や飯食わされたんじゃたまったもんじゃない


22: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 03:31:23.16 ID:cHTc5qXh

このレベルの話で謎だったことが解明されたとか言われるとそのうち素粒子レベルの波動方程式解析的に
解かないと何もわからないことになってしまうんじゃないかと


23: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 04:16:29.97 ID:xSpqxbV8!

>>22
電子状態を計算して触媒の性質を予測するとか、材料開発では既にやられてまんがな。


26: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 06:41:40.88 ID:fllRPdpz

見える化しました程度に書いとけば?

原因となる法則は数式レベルで入力されてるんだし、、、


30: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 10:03:00.54 ID:8uxci+0v

水って実は20度とか30度とかでも緩やかに沸騰している


31: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 10:14:46.51 ID:Ef4Pb0DC

それは蒸発だろ


32: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 10:44:06.58 ID:XfAWJ8U7

分子がずれた時にピンセットで元に戻してまくったら
100度でも氷のままなのかね。


33: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 13:54:38.57 ID:Tlj5+3xr

熱エネルギーってのがよくわからんな
宇宙を構成する4つの力
弱い力(陽子→中性子、中性子→陽子)、強い力(陽子と中性子を結び付けている力)
重力、電磁気力
この4つのうち、熱エネルギーはどこにはいるんだ?
あれそもそも熱とはなんだ・・・・・・・・分子の振動だっけか
振動を起こさせてるのはなんだ????電磁波???
電磁気力でいいのか?

エネルギーってなんなの
氷の状態を保ってるってことは、エネルギーが小さいんだろ
外部からの振動を受け摩擦によって熱エネルギーが発生し、結合が弱くなり水になったのか
じゃぁ振動を完全に取り除いたらまた氷になるのか?意味ワカラン


35: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 15:00:45.80 ID:R8ampP5J

>>33
分子の定義も知らねえだろ


38: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 15:18:52.97 ID:Hls75u4Z

>>33
一回壊したら元には戻らないだろ


39: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 15:22:12.65 ID:WC5Ceyrw

分子のイメージ画像に光の屈折のイメージを被せるなよ意味がわからんわ


40: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 15:48:17.18 ID:HZ7Nblq0

逆に過冷却状態で肉、魚、野菜なんかの
結晶化しない理由もわかると流通革命起きそうだが


44: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 17:20:42.66 ID:rPfRrv3U

形そのままに常温にってできんのかな


48: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 18:09:21.11 ID:3OFcAd7W

>>44
高圧下でなら。


45: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 17:42:42.73 ID:eU8UjioF

水銀の相の曖昧なところでのシミュが出来れば完璧
ナトリウムでもいい
むしろ金属ひとつだからそっちのほうが分りやすいんじゃねーの

もっといえばコネクタ・ジョイントたる電子がポンポン外れてんだろ
冷たくなると電子が収まるところに収まって磁石でパチンとひっつくんだろ


46: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 17:59:09.91 ID:KPrOv8MV

そうだな
なんで水でやるのかわからん


49: 名無しのひみつ 2013/06/23(日) 19:12:34.19 ID:dxMGaToG

なるほど
わからん


引用元: 【分子科学】氷の結晶構造が崩壊し解けて水になるきっかけ コンピューターのシミュレーションで解明/総合研究大学院大など