理系にゅーす

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密度

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1: 2014/08/02(土) 02:26:56.52 ID:???.net
可視光でアンモニア人工光合成に成功
掲載日:2014年7月31日

空気中の窒素を固定して、アンモニアを可視光で合成する新しい人工光合成に、北海道大学電子科学研究所の三澤弘明教授と上野貢生(こうせい)准教授、押切友也助教らの研究グループが成功した。可視光を含む幅広い波長域の光エネルギーを電気エネルギーに変換できる酸化物半導体基板に金ナノ微粒子を配置した光電極で、この新しい人工光合成を実現した。

アンモニアは水素よりエネルギー密度が高く、将来のエネルギーキャリアとして注目されており、アンモニアの人工光合成には大きな可能性がある。7月 17 日付のドイツ化学会誌Angewandte Chemie International Edition のオンライン版に発表した。同じ研究グループは金微粒子などで水の光分解、水素と酸素の発生にも成功し、7月2日付の同誌に発表した。
いずれも、可視光による人工光合成に道を開く重要な成果として注目されている。

半導体の光触媒として現在広く使われている酸化チタンは、太陽光の中に5%程度含まれる紫外線しか利用できない弱点がある。北大の三澤弘明教授らは、光と金属表面の自由電子の集団運動が共鳴するプラズモン共鳴現象が起きる金微粒子に着目して、化学反応の触媒としての活用を研究してきた。

酸化物半導体のチタン酸ストロンチウムの単結晶基板上に、光を捉えるアンテナ構造として髪の毛の太さの 1000 分の1程度のサイズの金のナノ微粒子(平均粒径50nm 程度)を高密度に配置し、その背面に窒素をアンモニアへ変換する助触媒としてルテニウムの微粒子を配置した電極を作った。

続きはソースで

図. 光照射に基づいて金ナノ微粒子構造から基板のチタン酸ストロンチウム、ルテニウム
への電子移動と窒素の還元に基づいてアンモニアが発生する様子を記した模式図
http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/140731_img1_w500.jpg

グラフ. アンモニア合成の量子収率(棒グラフ)とプラズモン共鳴効率(青線)の波長依存性
http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/140731_img2_w500.jpg

ソース:サイエンスポータル(2014年7月31日)
可視光でアンモニア人工光合成に成功
http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/2014/07/20140731_02.html

原論文:Angewandte Chemie International Edition
Yuqing Zhong, et al. Plasmon-Assisted Water Splitting Using Two Sides of the Same...
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201404926/abstract
Tomoya Oshikiri, et al. Plasmon-Induced Ammonia Synthesis through Nitrogen...
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201404748/abstract

プレスリリース:北海道大学
可視光を用いて空気中の窒素をアンモニアに変換する人工光合成の開発に成功(7月29日)
http://www.hokudai.ac.jp/news/140729_pr_es.pdf (PDF)
全可視光の利用と発生した水素・酸素の分離を同時に可能にする人工光合成システムの開発に成功(7月 9日)
http://www.hokudai.ac.jp/news/140709_pr_es.pdf (PDF)

引用元: 【光化学】可視光でアンモニア人工光合成に成功

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1: 2014/07/18(金) 18:35:48.82 ID:???.net
■東大 容量がリチウムイオン電池の7倍!? 酸化物イオンを使う新原理の二次電池

 東京大学大学院工学研究科教授の水野哲孝氏のグループと日本触媒は、現行のリチウムイオン電池の7倍に達するエネルギー密度を可能とする、新原理の二次電池の動作を実証したと発表した。この新原理の二次電池は、正極中における酸化物イオンと過酸化物イオンの酸化還元反応を利用する。

 東京大学大学院工学研究科は2014年7月14日、現行のリチウムイオン電池の7倍に達するエネルギー密度を可能とする、新原理の二次電池の動作を実証したと発表した。同研究科応用化学専攻教授の水野哲孝氏のグループと日本触媒が共同で研究した成果となる。満充電からの走行距離の短さが最大の課題になっている電気自動車向け次世代二次電池としての実用化が期待できるという。

 現行のリチウムイオン電池は、正極材料として用いるリチウムの遷移金属(コバルトやマンガンなど)酸化物の酸化還元反応によってリチウムイオンが出入りすることで充電や放電を行っている。しかし、この酸化還元反応で重要な役割を果たす遷移金属は原子量が大きい。このため、重量当たりのエネルギー密度には理論的な限界がある。

 一方、次世代二次電池として基礎研究が進められているリチウム空気電池の場合、正極材料は空気中の酸素を使う。

このため重量当たりのエネルギー密度は極めて高く、究極の二次電池ともいわれている。しかし放電反応時に発生する過酸化リチウムなどによる正極の閉塞や、酸素を取り入れるための開放構造に由来する水分や二酸化炭素の混入による電極や電解液の劣化など、解決すべき課題は山積している。

 これらに対して、今回発表された新原理の二次電池システムは、正極反応として固体内の酸化物イオン(O2-)と過酸化物イオン(O22-)の間の酸化還元反応を用いる点で異なる。

続きはソースで


http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1407/18/news062.html
http://monoist.atmarkit.co.jp/ MONOist(モノイスト (2014年07月18日 11時20分 更新)配信
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1403379058/129 依頼

引用元: 【材料技術】東大 容量がリチウムイオン電池の7倍!? 酸化物イオンを使う新原理の二次電池

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1: 2014/07/14(月) 19:09:17.29 ID:???0.net

 京都大学は7月11日、既存のリチウムイオン電池からの置き換えが可能な高エネルギー密度を有するマグネシウム金属2次電池を開発したと発表した。
http://news.mynavi.jp/news/2014/07/14/355/images/001l.jpg
 同成果は、同大大学院 人間・環境学研究科の内本喜晴教授、折笠有基助教、同大大学院 工学研究科の陰山洋教授、白眉センターのタッセル・セドリック特定助教らによるもの。高輝度光科学研究センター(Spring-8)と共同で行われた。
詳細は、オンライン科学雑誌「Scientific Reports」に掲載された。

 マグネシウム2次電池は高い理論容量密度を持ち、資源量が豊富で、安全性が高いという利点から、リチウムイオン電池を超える2次電池として実用化が期待されている。しかし、2価のマグネシウムイオンは1価のリチウムイオンと比較して、相互作用が強く、固相内で拡散しにくく、電極反応が極端に遅いことが問題だった。
また、マグネシウム金属を繰り返し溶解析出することが可能な、安定かつ安全に充電・放電を行うためのマグネシウム電解液が見つかっていない。つまり、マグネシウム2次電池の創製には、正極・電解液それぞれの問題点を解決する必要があった。

 今回の研究では、正極材料の結晶構造を精密に制御することにより、マグネシウムイオンの拡散パスを確保したMgFeSiO4正極材料を開発した。

続きはソースで

http://news.mynavi.jp/news/2014/07/14/355/


引用元: 【科学】京大、高エネルギー密度を有するマグネシウム金属2次電池を開発


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~~引用ここから~~

1: Cancer ★@\(^o^)/ 2014/06/05(木) 23:50:40.85 ID:???.net

プラスチックでできた岩石がハワイの海岸で見つかった
Angus Chen, June 4, 2014 - 1:00pm

ハワイのカミロビーチで収集されたプラスティグロメレートのサンプル。
http://news.sciencemag.org/sites/default/files/styles/thumb_article_l/public/sn-plastiglomerate.jpg

プラスチックとは想像よりも長く付き合わないといけないようだ。埋立地の邪魔になったり、北極圏海氷にトラップされるだけでなく、そのうちの一部は岩石へと変わる。科学者たちによると新しいタイプの岩石はプラスチック、火山岩、海砂、貝殻、サンゴが互いに固結したもので、ハワイの海岸に形成され始めているという。

「この論文は興味深くて魅力的だ」とペンシルヴェニア大学の地球物理学者、ダグラス・ジェロルマック(Douglas Jerolmack)は話した(彼はこの研究に関わっていない)。
「これらのものが保存されるなら、世界中でいつ人類が地球を支配するようになり、大量のゴミを置き去りにしたかを示す良いマーカーとなるだろう」

ウェスタンオンタリオ大学(カナダ、ロンドン)の地質学者のパトリシア・コーコラン(Patricia Corcoran)と海洋学調査船アルギータ(Alguita)船長のチャールズ・ムーア(Charles Moore)は、ハワイ島の海岸に新しい岩石を発見した。これらの岩石を彼女らは「プラスティグロメレート」と名づけ、キャンプや釣りの人間が捨てたプラスチックが火の中で溶けたものから形成された可能性が高い、とチームは今月の「GSA Today」誌に報告した。山林火災や溶岩流などの熱源と「豊富なプラスチックデブリ」があるところはどこでも、「プラスティグロメレート形成の潜在性がある」、とコーコランは話した。
プラスチックが溶けると、岩石片、砂、貝殻デブリを互いに固めるか、あるいはプラスチックはより大きな岩石の中に流れ込んで割れ目や泡を埋め、一種のガラクタのフランケンシュタインを作ることがある。

コーコランによると一部のプラスチックはまだ、歯ブラシ、フォーク、ロープなど「考えつくあらゆるもの」として判別できる。いったんプラスチックが岩石やサンゴなど高密度の物質へと融合すると、海底に沈み、埋まって地質記録に保存される可能性は高まる。

コーコランらのチームはさらにこの岩石を求めてハワイ島のカミロビーチを詳細に調べ、調査した21地点全てでプラスティグロメレートを見つけた。彼女によると人々はすでに他のハワイ諸島の島でプラスティグロメレートを見つけていて、彼女は世界中の海岸にもっとたくさんあると予測しているという。プラスティグロメレートは広く分布しているが、今まで気づかれなかっただけである可能性が高い、と彼女は話した。

ジェロルマックは同意する。「世界中でゴミが大量に公然と埋められており、もっと多くの[プラスティグロメレートが形成される]溶けたプラスチック堆積物があるのが想像できるだろう」

この発見によって、自然プロセスにおける人類の甚大な影響が地球史の新しい時代、人類世(Anthropocene)の公式宣言を正当化するかという議論が加速する、とライセスター大学(英国)の古生物学者、ヤン・ザラシェヴィチ(Jan Zalasiewicz)は話した(彼はこの研究に関わっていない)。一般にプラスチックはあまりに普及しているため、野生動物の胃の中や海底など、たくさんの驚く場所から報告がある。1950年以来のプラスチック生産量は600万メトリックトン近くあり、地球全体をプラスチック・ラップでくるめるほどの量だ。プラスチックの豊富さと環境内での耐久性を合わせれば、それが化石記録に残る可能性は大きい、とザラシェヴィチは話した。「プラスティグロメレートをはじめ、プラスチックは人類世の開始を認知する重用なマーカーの一つだろう」
>>2以降につづく)

ソース:ScienceNOW(June 4, 2014)
Rocks Made of Plastic Found on Hawaiian Beach
http://news.sciencemag.org/earth/2014/06/rocks-made-plastic-found-hawaiian-beach

原論文:GSA Today
Patricia L. Corcoran, Charles J. Moore, Kelly Jazvac
An anthropogenic marker horizon in the future rock record
http://www.geosociety.org/gsatoday/archive/24/6/article/i1052-5173-24-6-4.htm


引用元: 【地質学】プラスチックゴミででできた新タイプの岩石が発見された


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~~引用ここから~~

1: エタ沈φ ★@\(^o^)/ 2014/05/15(木) 21:50:55.76 ID:???.net

わずかスプーン1杯の量で10億トンもの質量を持つ「マグネター(帯磁星)」と呼ばれる超高密度の天体の謎が解明されたかもしれないと、科学者らが14日、発表した。
マグネターの磁場は地球の数百万倍にも上る。また「星震」と呼ばれる天体外層での突然変化で大量のガンマ線を放出することがある。

 中性子星の一種と考えられているマグネターについては、これまで謎に包まれていた。中性子星は、大質量の恒星が自らの重力により崩壊して超新星爆発した後に起きうる2種類の帰結のうちの1つだ。

 銀河系には20以上のマグネターが存在する。その中でも、しばしば研究対象となるのは、
「さいだん座(Ara)」のウェスタールンド1星団(Westerlund 1)にある「CXOU JI64710.2」。地球からの距離は約1万6000光年。

 過去の研究では、太陽の40倍の質量を持つ恒星の超新星爆発によりこのマグネターが誕生したと結論づけられていた──だがこの研究が新たな難問を浮上させた。
「どうしてマグネターになったのか理解できずにいた。これほど大質量の恒星は中性子星ではなく崩壊してブラックホールになるはず」と今回の研究を率いた欧州南天天文台(European Southern Observatory、ESO)のサイモン・クラーク(Simon Clark)氏は述べた。

研究チームは、ESOの超大型望遠鏡VLT(Very Large Telescope)を使い、同じ星団内にあるウェスタールンド1-5(Westerlund 1-5)と呼ばれる恒星にヒントを発見した。

 ウェスタールンド1-5は超新星爆発の力により超高速で星団の外へと移動しているとされ、研究チームは、その軌道と速度からこの天体がマグネター「CXOU JI64710.2」の形成に何らかの役割を果たしたと考えられると考えた。 (c)AFP/Richard INGHAM

続きはソースで

http://www.afpbb.com/articles/-/3015007


引用元: 【宇宙】スプーン1杯の量で10億トンもの質量を持つ「マグネター(帯磁星)」、謎解明か


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1: 伊勢うどんφ ★ 2014/02/22(土) 14:09:55.83 ID:???

 時計を巻き戻して、人類が生まれる前、地球が形成される前、太陽が輝き始める前、銀河が誕生する前、光さえまだ輝くことのできなかった頃に遡ってみよう。
そこにあったのはビッグバン、138億年前の出来事だ。

 だが、その前は? 多くの物理学者は、「何もなかった」と答える。

 しかし、そう考えない異端の 物理学者も、わずかながらいる。
彼らの説によれば、ビッグバンの直前には、生まれようとしている宇宙のすべ ての質量とエネルギーが、信じ難いほど高密度だが、有限な大きさを持つ1つの粒の中に押し込められていたと いう。
この粒を「新宇宙の種」と呼ぶことにしよう。

 では、その種はどのようにして生まれたのか。 数年前から議論になっている1つの考え方は、われわれの宇宙の種は、自然界でおそらく最も極端な環境である 究極の炉、すなわちブラックホールの内部で作られたというものだ。
とくに、ニューヘイブン大学のニコデム・ ポプラウスキー(Nikodem Poplawski)氏の説がよく知られる。

◆マルチバース

 過去数十年 の間に、多くの理論物理学者が、宇宙は、われわれが暮らす宇宙1つだけではないと考えるようになった。
この 宇宙は、無数の別々の宇宙からなる「マルチバース(多宇宙)」の中の1つかもしれないということだ。

 1つの宇宙が別の宇宙とどのようにつながるのか、あるいはそもそもつながっているのかという問題は、大きな論争を呼んでいる。
すべては非常に思弁的な議論で、現時点では証明はまったく不可能だ。
しかし、宇宙の種は植物の種のようなもので、基本物質が高度に圧縮され、保護殻の中に隠された塊となっているという考え方には説得力がある。
この記述は、まさにブラックホールの内部で作られるものの説明と同じだ。

ブラックホールでは、重力があまりにも大きく、光でさえ逃げ出すことができない。ブラックホールの内側と外側を分けるその境界を、事象の地平線と呼ぶ。

◆果てしない問題

 ブラックホールの底で起こっていることを確認するためにアインシュタインの理論を用いると、計算上、密度が無限大で大きさが無限小の「特異点」という仮説的概念に到達する。
しかし、通常自然界では、無限というものは存在しない。アインシュタインの理論には、このような不調和がある。
宇宙の大半については見事に計算できるが、巨大な力の前では破綻しがちなのだ。巨大な力とは、たとえばブラックホールの内部や、宇宙の誕生の瞬間に存在したような力である。

 ポプラウスキー氏らは、ブラックホール内の物質は、実際に、それ以上は押しつぶされない段階にまで到達すると主張する。
この「種」は、信じ難いほど小さく、太陽の10億倍もの質量を持つかもしれないが、特異点とは異なり、現実に存在する。

>>2に続く


1

National Geographic News
February 19, 2014
http://www.nationalgeographic.co.jp/news/news_article.php?file_id=20140219004



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