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化学者のつぶやき

スーパーなパーティクル ースーパーパーティクルー

マーケットの凄いものがスーパーマーケット。

銭湯の凄いものがスーパー銭湯。

マリオの中で凄いマリオがスーパーマリオで、サイヤ人の凄いものがスーパーサイヤ人。

そんなものはみんなが知っていることだと想います。

では問題です凄いパーティクルってなんだとおもいますか?

 

答えはスーパーパーティクルです。(ででん!)

 

化学の用語で、スーパー(Super)もしくはスプラ(Supra)という接頭語は、1つ次元の上のものを指すことがあります。例えば分子はMoleculeですが、その分子が連なって、1つ大きな次元でその構造を見るとき、Supra-Molecule(スプラモレキュール、超分子)となります。

ここで問題です。ナノパーティクルが連なって、より大きな構造のパーティクルをつくるとき、それはどのような呼称になるとなるとおもいますか?

 

答えはスーパーパーティクルです。(ででん!)

 

今回紹介する研究は2012年にサイエンスに掲載された、ナノロッドによるスーパーパーティクルの論文です。

“Self-Assembled Colloidal Superparticles from Nanorods”

Tie Wang, Jiaqi Zhuang, Jared Lynch, Ou Chen, Zhongliang Wang, Xirui Wang, Derek LaMontagne, Huimeng Wu, Zhongwu Wang, Y. Charles Cao

Science 2012, 338, 358-363. DOI: 10.1126/science.1224221

筆者らは量子ドットであるCdSナノロッドをビルディングブロックに、様々なサイズ、形のスーパーパーティクルを作成することに成功しています。これらのスーパーパーティクルの実用に使える例として、筆者らは光の異方性のある蛍光体材料の作成に成功しています。

 

SuperPicture 1.png

原著論文より。スーパーパーティクルのTEM(電子顕微鏡)の写真。様々なサイズが自在に作れる。

とはいってもこの論文の白眉は、合成の実験結果と、エネルギー計算の見事な一致にあります。合成はビルディングブロックを貧溶媒中で分解させ、そのなかで結晶化させているのですが、この合成ルートは熱力学的に最も安定な構造を取ると仮定されています。そしてその結果、非常に細かい構造まで熱力学に従って安定な構造をとることが計算からも導かれていて、この仮定の正しさを結論づけています。

 

SuperPicture 2.png

スーパーパーティクルの構造と、そのとる構造のエネルギーの計算結果。相当細かい構造までエネルギー計算どおりになっていて、熱力学的に規定されていることが示唆されている。

 

まさに基礎的なサイエンスが世界を支配している部分が露呈しているのを目撃することのできる論文です。ナノパーティクルの研究はこういうのが電子顕微鏡で直接観察できるのが感動的です。体操でいうとスーパーE難度の着地がピタッと決まる感じ、水泳でいうと「超(スーパー)気持ちいい」(←古い)という感じですね。

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