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結晶

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1: 2019/05/10(金) 21:38:14.30 ID:CAP_USER
■高温高圧で存在する「超イオン氷」を瞬間的に再現、海王星と天王星の謎に迫る

 南極の海から家庭の冷凍庫まで、地球上にある氷はほぼ同じタイプだが、遠く離れた惑星では極端な温度と圧力によって、奇妙で多様な氷が形成されている。

 研究者はこのほど、新しい種類と見られる氷をX線でとらえることに成功した。「超イオン氷」という導電性の高い氷だ。5月8日付けで学術誌『ネイチャー』に発表された論文によると、この氷は、太陽の表面温度の半分ほどの高温と、100万~400万気圧という高圧下で存在する。

「数千度という温度ですが、間違いなくこれは氷の話です」と、研究チームを率いた米ローレンス・リバモア国立研究所の物理学者マリウス・ミヨー氏は言う。

 これだけの高温・高圧条件が地球上で自然にそろうことはないが、天王星や海王星といった、大量の水がある巨大惑星の深部では可能だと考えられる。これらの惑星は独特の磁場を持っており、その起源は謎に包まれている。今回の発見は、その謎を解く鍵になるのではないかと期待されている。
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/ph_thumb.jpeg

■18番目の氷

 水の結晶構造は、すでに17種類も知られている(SF作家カート・ヴォネガットの小説『猫のゆりかご』には恐ろしい「アイス・ナイン」という物質が登場するが、実在の「氷IX」はそれよりもずっと無害だ)。そして今から30年以上も前に、水に非常に高い圧力をかけると超イオン氷ができることが予想されていた。

 一般に超イオン導電体は、固体と液体の性質を兼ね備えている。結晶格子を作るのは固体と同じでも、その間を液体のように、電荷を運ぶイオンが自由に流れる。今回のように、水(H2O)の超イオン氷では、酸素の結晶格子の間を水素イオンが飛び回っている。

「物質の状態としては非常にエキゾチックです」と論文共著者で同研究所所属のフェデリカ・コッパリ氏は言う。

2018年、ミヨー氏とコッパリ氏らは、ダイヤモンドアンビルという装置とレーザーによる衝撃波を使って水を圧縮し、数ナノ秒(1ナノ秒は十億分の1秒)の間だけ氷にすることに成功した。氷になっている間は導電率が数百倍になっていて、超イオン氷であることを強く示唆していた。

 その後の最新の研究では、6基の大型レーザーを使って連続的に衝撃波を発生させ、薄い水の層に数百万気圧の高圧と1700~2700℃の高温を与えて氷にした。正確なタイミングでX線を照射して測定したところ(これも数ナノ秒しか持続しない)、酸素原子が確かに結晶構造をとっていることが明らかになった。

 酸素原子は、面心立方格子(立方体の8つの頂点と6つの面の中心に原子がある形)という高密度の配置になっていた。氷の結晶がこのような構造をとっているのが確認されたのはこれが初めてだ、とコッパリ氏は言う。研究チームは、この新しい18種類目の結晶構造を「氷XVIII」と呼ぼうと提案している。

https://cdn-natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/02.jpg

続きはソースで

https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/051000268/
ダウンロード (3)


引用元: 地球にない「熱い氷」初めて構造をとらえた 高温高圧で存在する「超イオン氷」[05/10]

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1: 2019/02/09(土) 05:10:28.25 ID:CAP_USER
海洋研究開発機構は高知大学などと共同で、南太平洋の海底にレアメタル(希少金属)の粒を含む泥が広く存在していることを突き止めた。海底で鉱物資源が作られるメカニズムの解明につながる。

日本や欧米、中国などが参加する国際深海科学掘削計画(IODP)の一環で2010年に南太平洋の中央部を掘削した試料を、研究チームが解析した。約4000メートル~6000メートルの海底の泥に、直径4マイクロ(マイクロは100万分の1)メートル程度のマンガンの粒が含まれていた。

生命科学の研究で細胞の選別に使う技術などを使い、細かい粒を集めて成分や構造を調べた。

続きはソースで

https://www3.nhk.or.jp/news/html/20190206/K10011806281_1902061938_1902061941_01_02.jpg

関連ニュース
南太平洋の海底で大量の金属資源発見 海洋研究開発機構など | NHKニュース
https://www3.nhk.or.jp/news/html/20190206/k10011806281000.html

日本経済新聞
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO40996930X00C19A2000000/
images (1)


引用元: 【資源】南太平洋にレアメタル粒子、深海に広く存在[02/07]

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1: 2019/01/22(火) 09:44:00.63 ID:CAP_USER
東京工業大学 科学技術創成研究院 化学生命科学研究所の梶谷孝特任准教授、福島孝典教授らはキラル分子が単結晶のような規則構造をもつ液滴を自発的に形成、さらに構造秩序を崩さずに一方向に回転しながら流れる現象を発見した。

側鎖にキラルエステル基を有するトリフェニレン誘導体を設計して相転移挙動と集合構造を調べたところ、この物質の中間相では、ヘリンボーン構造という特徴的な構造からなる二次元シートが積層し、あたかも単結晶のような三次元構造を形成していることが分かった。

分子の自発的な集合化によるナノメートル級の物質作製は可能だが、高性能な有機材料の開発に求められる、数ミリ~数センチスケールの超長距離構造秩序を実現することは極めて困難だった。

続きはソースで

研究成果のポイント
○分子の自発的集合化で単結晶のような三次元規則構造の「液滴」を形成
○固体と液体の性質を併せ持ち規則構造を崩さずに流れる不思議な流動性
○分子の小さなキラリティーが巨視的物質の運動性を制御するという新知見

https://www.kek.jp/ja/newsroom/2019/01/22/0930/

詳しくは、プレスリリース(PDF)をご参照ください。
https://www.kek.jp/ja/newsroom/attic/PR20190121.pdf
ダウンロード


引用元: 結晶にも液晶にも液体にも分類されない液滴状の新物質を発見 東工大ら

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1: 2018/12/16(日) 14:41:57.21 ID:CAP_USER
東北大学と東京大学のグループは、これまでにみつかっていない構造をした固体を発見した。ある方向から見ると原子は結晶のように規則正しく並んでいるが、別の方向から見るとバラバラだった。新しい材料開発につながる成果だという。

固体ではダイヤモンドのように原子が周期的に規則正しく並ぶ「結晶」と、ガラスのようにランダムに並ぶ「アモルファス」、周期的ではないが規則正しく並んだ「準結晶」の3つの状態が知られている。今回観察した固体はどれにも属さず、幾原雄一東北大教授は「第4の固体だ」と唱えている。

続きはソースで

関連link
東北大ら,周期性とランダム性を持つ新原子構造を発見
http://www.optronics-media.com/news/
新構造「第4の固体」発見 東北大と東大、特異な物質
https://r.nikkei.com/article/DGKKZO38943270U8A211C1MY1000

日本経済新聞
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO38763280Q8A211C1000000/
ダウンロード (2)


引用元: 東北大・東大、周期性とランダム性を持つ新原子構造の「第4の固体」発見 結晶の境目に新構造[12/11]

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1: 2018/11/11(日) 19:17:21.50 ID:CAP_USER
 九州大学と九州工業大学の研究グループは、立方晶fcc(面心立方格子)構造を有する鉄鋼において、水素含有量が増加するほど立方晶hcp(六方最密構造)相の生成が抑制されることを世界で初めて発見した。

 鉄鋼の強さと機能性は、結晶構造によって変化し、結晶構造は、鉄に添加する元素の種類や量によって変わる。従来、水素はfcc→hcp結晶構造変化を「促進」することが定説となっていた。

 しかし本研究では、水素を含ませた鋼材の挙動調査で、水素がfcc→hcp結晶構造変化を「顕著に抑制」することを発見。水素の含有量を調整した試料を冷却しながらhcp相分率を測定したところ、試料中の水素量が多いほどhcp相分率が増加せず、fcc-hcp変態が抑制されていることがわかったという。これは世界で初めて観測された現象であり、これまでの常識を打ち破るものだ。

続きはソースで

論文情報:【Scientific Reports】An unconventional hydrogen effect that suppresses thermal formation of the hcp phase in fcc steels
https://www.nature.com/articles/s41598-018-34542-0

https://univ-journal.jp/23459/
images


引用元: 鉄鋼中の水素が結晶構造変化を抑制 九州大学と九州工業大学が発見 鋼材の高品質化・高強度化に向けた研究開発に貢献

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1: 2018/11/11(日) 14:50:33.68 ID:CAP_USER
宇宙航空研究開発機構(JAXA)は11日、無人補給船「こうのとり(HTV)」7号機から放出された小型回収カプセルが大気圏に再突入し、小笠原諸島・南鳥島沖で回収に成功したと発表した。日本が独自に国際宇宙ステーション(ISS)から実験試料を回収したのは初めて。将来の有人宇宙船開発にもつながる技術として期待されている。

 JAXAによると、カプセルは、8日にISSから分離したこうのとりから11日午前6時20分ごろ、高度300キロで放出された。姿勢を制御しながら日本列島の上空約100キロで大気圏に再突入し、パラシュートで降下して午前7時5分ごろ着水した。午前10時半ごろ、洋上で待機中の船に回収された。

 カプセルは直径84センチ、高さ約66センチの円錐状で、重さ約180キロ。最高約2千度の高熱にさらされても、内部を4度に長時間保つことができる真空構造のステンレス製容器に、ISSで結晶化させたたんぱく質などの実験試料(約1キロ)が積まれている。

続きはソースで

https://i1.wp.com/blog.40ch.net/wp-content/uploads/2018/11/K10011706541_1811111222_1811111224_01_03.jpg
https://amd.c.yimg.jp/im_siggX1rVytc5QL4_l883KdHpVg---x400-y225-q90-exp3h-pril/amd/20181111-00000017-asahi-000-7-view.jpg

朝日新聞デジタル
https://www.asahi.com/articles/ASLC54J25LC5ULBJ00L.html
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※画像はイメージで本文と関係ありません


引用元: 【宇宙開発】小型カプセルが地球に帰還 「こうのとり」から初の回収[11/11]

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