理系にゅーす

理系に関する情報を発信! 理系とあるものの文系理系関係なく気になったものを紹介します!

スポンサーリンク

融解

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
2: 2015/12/21(月) 08:00:59.08 ID:i0vg7xO0.net

研究成果のポイント

・独自の光学顕微鏡技術を駆使し,擬似液体層※1の形態変化の様子を非接触・非破壊で追跡することで,従来では測定が困難であった擬似液体層の物理的性質※2を定量的に
評価することに成功した。

・擬似液体層は,バルク水※3とは性質が明確に異なることを明らかにした。
 
・長年の謎であった氷の表面融解の機構解明に向けた新しいアプローチを提案。

研究成果の概要

 氷の表面は 0℃以下であっても薄い水膜で濡れています。この現象は氷の「表面融解」として古くから知られていますが,氷の表面がなぜ濡れるのかは未だに大きな謎に包まれています。
 
本研究では,表面融解により生じる水膜「擬似液体層」に着目し,その物理的性質を独自の光学顕微鏡技術を駆使して調べました。その結果,擬似液体層の流れ易さ(表面張力粘性係数の比)がバルク水のそれと比べて,最大約 200 分の 1 にまで低下することが,すなわち氷表面を濡らす水膜はバルク水より流れにくいことが分かりました。この違いは氷界面に局在する水分子がバルク水には見られない特異な構造・運動性を持つことに起因していると考えられます。本研究成果は,長年の謎であった氷の表面融解のメカニズムを解明する上での重要な手掛かりになると期待されます。
 
続きはソースで

ダウンロード (3)

引用元: ・氷の表面を濡らす水膜は普通の水より流れにくい

氷の表面を濡らす水膜は普通の水より流れにくいの続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2015/11/11(水) 18:01:56.44 ID:???.net
東工大、高温高圧力下における流体水素のプラズマ相転移の観察に成功 | マイナビニュース
http://news.mynavi.jp/news/2015/11/11/175/
高温高圧力下における流体水素のプラズマ相転移を観察 -木星の内部構造の再現に成功、常温超伝導にも一歩近づく-(プレスリリース) — SPring-8 Web Site
http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2015/151110/

画像
http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2015/151110_fig/fig1.png
図1:レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセル(A)。対向する一組のダイヤ(B)。 (B)の間に試料を挟み、高圧下でレーザーを試料に照射することにより、実験室内で地球内部の温度圧力を発生させることができる。

http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2015/151110_fig/fig2.png
図2:高圧高温下における水素の状態図 黒い点線は理論計算によって報告されている流体水素のプラズマ相転移境界。青線は水素の融解曲線、赤線は固体水素の相転移境界を表す。
赤、青、緑色のシンボルが実験を行った温度圧力条件。黒三角のシンボルは先行研究で報告されている結果。


東京工業大学(東工大)は11月10日、水素を高温高圧下においても周囲の物質との化学反応なく安定して保持する技術を開発し、高温高圧力下における流体水素のプラズマ相転移の観察に成功したと発表した。

同成果は、同大学大学院理工学研究科の太田健二 講師と大阪大学大学院基礎工学研究科附属極限科学センターの清水克哉 教授らの研究グループによるもので、11月9日付けの英科学誌「Scientific Reports」に掲載された。

水素は拡散性・反応性が非常に高い元素であるため、実験のために高温高圧発生装置の内部に安定して保持し続けることが困難であった。そこで同研究グループは、宝石用ダイヤモンドを用いた高温高圧発生装置「ダイヤモンドアンビルセル」の内部に、水素を高温高圧力下においても周囲の物質との化学反応なく安定に保持するための技術開発を行い、100万気圧を超える高圧力かつ1000K以上の高温条件での水素の実験を可能とした。

続きはソースで

ダウンロード (2)

引用元: 【物質科学】高温高圧力下における流体水素のプラズマ相転移を観察 木星の内部構造の再現に成功、常温超伝導にも一歩近づく 東工大など

高温高圧力下における流体水素のプラズマ相転移を観察 木星の内部構造の再現に成功、常温超伝導にも一歩近づく 東工大などの続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2015/11/04(水) 21:40:18.59 ID:???.net
南極大陸の氷、「実は増加していた」 NASA (CNN.co.jp) - Yahoo!ニュース
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20151104-35072954-cnn-int

ダウンロード (1)


(CNN) 南極大陸で年々失われていく氷よりも、増えている氷の量の方が多いとの研究結果を、米航空宇宙局(NASA)のチームがこのほど発表した。事実ならば、南極氷床の融解が海面上昇につながっているという従来の説は覆される。

NASAのチームは南極氷床の高さを人工衛星から計測したデータを調べ、その変化の様子から結論を導き出した。

南極大陸は米国とメキシコを合わせたほどの面積。氷の増減は大陸全体で一律に起きているわけではない。南極半島を含む西南極の一部で氷床の融解が進む一方、東部や内陸部の一部で氷が増加傾向にあることは、かねて指摘されていた。今回の研究では、この増加分が減少分を上回ることが明らかになったという。

氷が増加しているのは、1万年前から続く降雪の増加が原因とみられる。雪は年月を経て積み重なり、圧縮されて氷となる。

チームによれば、こうして1992~2001年には年間1120億トンの氷が新たに加わった。02~08年はペースが下がり、年間820億トンの増加となった。

過去10年以上にわたる研究では、南極大陸やグリーンランド、世界各地の氷河から溶け出した氷が、海面の上昇を引き起こしているとされてきた。西南極の氷床が融解すると、地球の海面は約3メートル上昇するといわれている。しかし新たな研究結果では、南極大陸は差し引き計算すると全体として氷が増えているため、海面上昇の要因ではないことになる。

これは必ずしも喜ばしい結果とは言えない。グリーンランドで起きている融解などの影響が、従来の推定より大きいことを意味している可能性もあるからだ。

また研究チームの指摘によれば、西南極での氷床融解は次第に加速している一方、氷の増加傾向は近年緩やかになってきた。そのため今後20年のうちに、減少分が増加分を上回ることが予想されるという。

引用元: 【統計/気候学】南極大陸の氷、「実は増加していた」 NASA

南極大陸の氷、「実は増加していた」 NASAの続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2015/10/26(月) 11:20:48.55 ID:???*.net
◆アラスカで永久凍土層が融けていく

「永久凍土層研究の第一人者の1人はBBCニュースで、この凍りついた地層の温暖化率が最近信じられないほど上昇していると述べました。

ウラジミール・ロマノフスキー教授は、アラスカ地域の永久凍土層が2070年までに融け始めると予想したそうです。
教授はこれまでの4年間の研究で、永久凍土層内の温度が上昇しており、温暖化が本当に起こっていることを確信したと言います。

永久凍土層とは、少なくとも2年間は0℃を下まわり、長年にわたって凍りついた土壌を言います。
そして主に、北半球の北極圏の下約25%に存在し、南極、アルプス地域でも見られます。
それは地表下1 m~1,500mのずっと深い場所に分布しています。

研究者たちは、温暖化によりこの永久凍土層が融けてはじめて、氷に閉じ込められた有機材料に含まれるメタンが放出されるだろうと心配しています。

メタンは強力な温室効果ガスです。
そして研究者は、永久凍土層に含まれる量が現在大気中にある炭素の量と同等か2倍以上だろうと推定しています。

◇予想よりも速く融ける?

ロマノフスキー教授は、永久凍土層の現在の状況に対して強い懸念を表明しています。
ある研究者は、アラスカの北の地域で、永久凍土層が2000年代半ばから1年におよそ0.1 ℃ほど暖かくなっていると言います。

「私たちが測定を始めたとき、それは-8 ℃でした。
しかし今は、北極圏の海岸地帯で-2.5 ℃に到達しています。
アラスカのこの中央部で、この温度になるのは信じ難いことです」と、彼はBBCニュースに話しました。

アラスカでの永久凍土層の温暖化は、木が倒れたり、道路が歪んだり、陥没穴が出来たりする状態と密接に関連しています。
ロマノフスキー教授は、今のアラスカ地域ノーススロープのプルドー湾近辺での状況を見ながら、「最近の温暖化率はあまりにも高いけれど、ここ20年では永久凍土層は融け始めないでしょう。しかし記録全体を詳細に見れば、確かに2070~2080年には融け始めると思われます。そしてこのことに関して、誰も議論をして来なかったことが不安です」とBBCニュースに語りました。

「もしあなたが10年前に、世界中の永久凍土層の研究者に、プルドー湾における凍土の融解について尋ねたら、彼らの98%が、今世紀の終わりまで起きないと言ったと思います」とロマノフスキー教授は話します。
しかし、それはもう希望的観測としか言えないでしょう。

Great News 2015年10月24日
http://www.greatnews.top/archives/46149289.html
http://www.bbc.com/news/science-environment-34540414 

◇現象が物語る凍土の融解

ロマノフスキー教授は、現在の永久凍土層の状況から、地球温暖化現象は、単なる自然変化による産物ではないと確信しています。

「私はこれまで、あの"98%"の研究者の1人でしたが、この4年間で意見を変えました。
永久凍土の融解は確実に今世紀中に起こります」と、博士は言います。
記録を精査した10年前には、永久凍土層内の温度上昇が、数十年のタイムスケールでいったん落ち着くだろうと彼は信じていました。
しかし現在、凍土の融解率はじわじわと上昇しています。

現代の工学技術があれば、重要な建設物の下の永久凍土層が融けるのを、防ぐ事が出来るかもしれません。
しかし凍土層全体が融けるのを防ぐ方法は、私たちには何もないのです。

研究者は、融解が段階的に起こるだろうと信じています。
北極圏の地域の融解率とその影響が、すべての地域の永久凍土に当てはまるのかどうかを論じるには、まだ多くの未知の要因が存在します。

また、ロシアの北極圏沖の浅い水域で、海底の永久凍土層からメタンが放出することについての強い懸念があります。

そしてまた、去年シベリアに現われた巨大な陥没穴についても多くの不安が残ります。
専門家は、地表下で永久凍土層の融解が起こり、地面が陥没するほどの大量のメタンを放出したに違いないと言っています。

◇凍土の融解と私たちに出来ること

北アリゾナ大学のテッド・シューア教授は、科学的な進歩にもかかわらず融解は止められないだろう、そして間違いなく大量のメタンが大気中に放出されるだろうとの認識を示しています。

「たとえ私たちが今、すべての排気を止めたとしても、北極圏は温暖化の方向へ進んでいます。すでに多くの永久凍土層が破壊し、メタンが放出されています。私たちはようやく若干の分別を持って対策を始めたところなのです」と彼は言います。

「しかしそれはまだ、止めようがない程の気候への悪影響を引き起こしてはいません。
私たちが永久凍土層の破壊を防ぐために、解決すべき問題は山のようにありますが、今、それを始めなくてはいけません。そうしなければ、メタンの放出は劇的な気候変化を進め、問題をより難しくしていくでしょう」とシューア教授は言います。
そして、温暖化の間接的な影響が凍土の融解を速めたと付け加えました。

2015年にアラスカで記録的な山火事が起こりました。
シューア教授は、山火事による暖かい空気が、永久凍土層の地表への露出を高めたと主張します。
現在ドイツで開催され、12月にパリで締結する予定になっている、包括的な気候変動に関する政治交渉が、永久凍土層の長期にわたる保存に欠くことができないものであると信じます。
しかし、来年早々にやってくるアラスカの火災シーズンまでに、何かを変えることが出来るとは思えません。

“人間の出す排気ガス”に焦点を合わせて対策を取ることが、地球温暖化の速度を遅らせる最良の策であると信じています」

続きはソースで

ダウンロード (1)
 

引用元: 【環境】アラスカで永久凍土層が融けていく

アラスカで永久凍土層が融けていくの続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2015/08/23(日) 13:10:07.94 ID:???.net
凍ったスピンをさらに冷やして量子効果で液体に融かす | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150821_2/


http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150821_2/fig1.jpg
図1 パイロクロア格子構造とその基本単位である正四面体の電子スピンの向き
左:スピンアイスのパイロクロア格子構造と電子スピンの位置(赤丸)
右:パイロクロ格子構造の基本単位である正四面体の電子スピン構造
スピンアイスでは、4つの電子磁気モーメント(右図内の矢印)は、それぞれ正四面体の中心向き(in)か、その逆向き(out)に強く束縛されている。隣り合うスピン対には、スピンを平行にさせようとする力が働くため、inとoutの対(黒線)を好むが、全てを黒線では結べない(幾何学的フラストレーション)。最も安定な2-in, 2-out状態でも、エネルギーが高いin同士、または、out同士の対(緑線)が生じてしまう。また、3-in, 1-outと1-in, 3-outでは、それぞれ磁化のN極の単極子(右図内赤丸)、S極の単極子(右図内青丸)が正四面体の中心にあると見なすことができる。さらに不安定な4-inと4-out状態では、これらの単極子の値はそれぞれ2倍になっている。

http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150821_2/fig2.jpg
図2 中性子の照射によって電子スピンを散乱させた際の散乱強度の空間変調パターン
磁化の単極子が分化して、スピンがアイス則を満たした構造に凍結しかけた低温領域(左)では、特殊な方向に散乱強度が強い尾根状の構造が現れる。アイス則を満たす多数の異なるスピン構造の間を量子力学的に遷移している最低温領域(右)のスピン液体状態では、尾根状のパターンが消失し、窪みが現れる。このパターンは、極めて低速の「光子」が存在すると仮定した場合に得られるものとほぼ一致する。右側の散乱強度はカラースケールを示す。

http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150821_2/fig3.jpg
図3 凍結した電子スピンと融解した電子スピン
左、右:アイス則を満たしたまま凍結した電子スピン(実線矢印)の構造の例。
中央:スピンの集団ゼロ点振動によって融解した電子スピンの液体状態。
スピンの量子力学的集団運動(中央)によって、アイス則を満たした2つ異なるスピン構造(左右)の間を遷移することが可能となる

(前略) 

背景

電流を流さない多くの磁性体では、結晶を構成するイオンの周りに局在した電子が、自転(スピン)することによって極めて小さな磁石を形成します。スピンは通常、磁性体を低温にすることで、互いに同じ向きにそろった強磁性、または、反対方向に向いて打ち消し合う反強磁性など、一定方向にそろった磁気秩序を有する状態に転移します。しかし、磁性体の結晶構造に幾何学的な制約が加わる場合、磁気秩序の形成が抑制されることがあります。

スピンアイスと呼ばれる磁性体は、2つの正四面体が1つの頂点を共有してつながったパイロクロア格子構造をとり、各格子点に電子スピンが局在しています(図1左)。各スピンの向きは、周囲のイオンや電子との相互作用の影響で、パイロクロア格子構造の基本単位である正四面体に対して中心向き(in)か、外向き(out)かのいずれかに強く束縛されています。

隣り合う2つのスピンは、相互作用のために極低温でinとoutの対(図1右、黒線)を作ろうとします。ところが、正四面体上のすべての隣り合うスピン対でこれを満たすことは不可能で、結晶構造に幾何学的な制約が生じます。妥協策として、各正四面体上の4スピンのうち、2つがin、残り2つがoutとなる最も安定した2-in, 2-out(アイス則)構造を取ります(図1右の上段)。さらに、アイス則状態から1つの電子スピンの向きを反転すると、不安定な3-in、1-out構造と1-in, 3-out構造の正四面体の対が生じ、それぞれ中心にN極とS極が発生します(図1右の中段)。このN極とS極は、電子スピンから分化した磁化の単極子として
認識されています。

2010から2012年にかけて小野田らは、上述したスピンアイスの単極子が、量子力学に従って運動する理論模型[3]を導きました注1)。一方、スピンアイスのように単極子を分化させたまま、スピンを凍結や秩序化をさせることなく絶対零度に向けて冷却することができれば、量子スピン液体と呼ばれる新しい物質状態を実現する可能性が理論的に提唱されています。しかし、詳細な数値シミュレーションによってその確証を得ることが課題となっていました。

注1) 2012年8月8日プレスリリース「電子スピンから分化したN極とS極のヒッグス転移を磁性体で観測」


研究手法と成果

研究グループは、スピンアイスの単極子が量子力学に従って運動する最も簡単な理論模型に対して、量子モンテカルロ法による数値シミュレーションを行いました。この計算手法は、近似などを用いないため、統計誤差・数値精度の範囲で厳密です。

対象とした理論模型を冷却していくと、まずアイス則を満たすスピンアイスとして凍結していきます。この温度領域では、電子スピンから分化した単極子は長い時間スケールでは消失することがシミュレーションで示されました。これは、単極子の絶縁体が実現していることを意味します。また、1つだけN極とS極の単極子の対を生成した際、両者に静的な磁気クーロン相互作用がはたらいていることも、中性子を入射することで電子スピンが散乱した異方的な空間パターンのシミュレーション結果(図2左)から分かりました。

詳細・続きはソースで

images



引用元: 【量子力学】凍ったスピンをさらに冷やして量子効果で液体に融かす 電流を流すことなく磁性体中のスピンを制御する可能性を示す 理研

凍ったスピンをさらに冷やして量子効果で液体に融かす 電流を流すことなく磁性体中のスピンを制御する可能性を示す 理研の続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2015/03/22(日) 00:52:23.03 ID:???.net
掲載日:2015年3月20日
http://www.afpbb.com/articles/-/3043064

no title


 米国立雪氷データセンター(National Snow and Ice Data Center、NSIDC)は19日、北極の冬季海氷量が、1970年代に衛星観測が開始されて以来の最低水準にまで減少しているとの報告書を発表した。地球温暖化による海氷融解と海面上昇の加速に対する懸念が浮き彫りになった。

 報告書によると、冬季に観測された海氷面積の最大値は、科学者らの予想より早い2月25日の1450万平方キロだった。
これは衛星観測史上の最小値でもあるという。平均を下回る海氷状態は、ラブラドル海(Labrador Sea)とデービス海峡(Davis Strait)を除く全域で観測された。

 現在の海氷面積は、1981年~2010年までの30年間の平均を約110万平方キロ下回っているとされ、これはスウェーデンの国土面積の2倍以上に相当するという。

 また海氷面積の最大値については、これまでの最低だった2011年の値を13万平方キロ下回った。

 この報告書の内容について環境保護論者らは、地球温暖化の進行を示すさらなる証拠に他ならないとして、温室効果ガスを大気中に放出する化石燃料の燃焼抑制に向けた対策の必要性を訴えている。

 英ロンドン大学経済政治学院(London School of Economics and Political Science、LSE)グランサム気候変動環境研究所(Grantham Research Institute on Climate Change and the Environment)のボブ・ワード(Bob Ward)氏は「漸進的な海氷消失は、極地域の人間および動植物に対してのみならず、全世界に海面上昇という形で、深刻な結果をもたらしている」と語った。

続きはソースで

(c)AFP

<画像>
ノルウェー領スバールバル諸島ニーオーレスンのフィヨルド(2010年6月5日撮影、資料写真)。(c)AFP/MARTIN BUREAU
http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/3/e/1024x/img_3ecd6f5186b886283bfe1edbaac0e25c148324.jpg

<参照>
Arctic sea ice maximum reaches lowest extent on record | National Snow and Ice Data Center
http://nsidc.org/news/newsroom/arctic-sea-ice-maximum-reaches-lowest-extent-record

引用元: 【環境】北極の冬季海氷面積、観測史上最低水準に 米報告書

北極の冬季海氷面積、観測史上最低水準に 米報告書の続きを読む
スポンサーリンク

このページのトップヘ