[スポンサーリンク]

ケムステニュース

熱すると縮む物質を発見 京大化学研

[スポンサーリンク]

shsimakawa.png
(図中 O=酸素、B=鉄、A=銅、A’=ランタン)

 通常の物質は熱するとふくらむ一方だが、京都大学化学研究所の島川祐一教授(固体化学)、博士研究員の龍有文(ロン・ユーウェン)さんらは、セ氏120度で1%も体積が収縮する物質を見つけ、5日発行の英科学誌ネイチャーで発表した。高温で使う精密機械部品などに応用できそうだ。

 
 通常、物質は温度が上昇すると体積が大きくなります。列車の線路のレールの継ぎ目にはそれぞれ少し隙間が空いています。それは夏に熱さで膨張したレールで線路がゆがまないようにする、つまり膨張に対して余裕を与えてあげてあげているわけです。線路ならばそれでOKですが、精密機械などが高温で膨張してしまっては誤作動の可能性が高くなります。そういうわけで、高温で膨張しない物質が好まれる訳です。

 今回京大化学研究所の島川教授らが合成、発見した物質は、高温で少しだけ体積が小さくなる物質です。このような物質のことを負膨張物質といいます。とはいってもいままで熱膨張しないような物質がなかったわけではありません。
 熱膨張しにくい物質で代表的なものはインバー(inver)合金と呼ばれるFe-Niで構成される合金で、すでに今から110年以上前にスイスの物理学者Charles Edouard Guillaume 博士によって発見され、その功績より彼は1920年のノーベル物理学賞を受賞しています。
 さらに負膨張物質としては1960年代後半に発見された逆ペロフスカイト型マンガン窒化物Mn3XN (X: ? Zn, Gaなど)や[1]、実用化されているタングステン酸ジルコニウム化合物、最近では日本でも2005年にこのマンガン窒化物を改良した(X=Ge)物質が知られていました。
?さて、今回合成した物質は物質は、ランタン、鉄、銅を1対3対4で含む酸化物LaCu3Fe4O12。零下170度から温度を上げると次第に膨張しますが、0.5%ほどふくらんだ120度で、一気に体積が1%収縮し、さらに温度を上げるとまた膨張するということです(図参照)[3]。
 

simakawa2.png

(LaCu3Fe4O12の温度による体積変化)
 この物質はペロブスカイト構造を有しており、120度で鉄のイオンにある電子が銅のイオンへ急激に移動(サイト間電荷移動)し、それぞれのイオンの大きさが変化するのが収縮の原因であると考えられています。ここのように急激な負膨張物質は今までで初めてであるため、Nature掲載にいたったようです。応用研究まで到達するかわかりませんが、大変興味深い結果だと思います。
関連論文
[1] Fruchart, D.; Bertaut, E. F. J. Phys. Soc. Jpn.?1978, 44, 781.
[2]?Takenaka, K.; Takagi, H. Appl. Phys. Lett.?2005, 87, 261902.?
[3]?Shimakawa, Y. et al, Nature, 2009, ASAP DOI:?10.1038/nature07816
関連書籍

強誘電性と高温超電導―ペロブスカイト型材料 (先端材料シリーズ)
裳華房
日本材料科学会(編集)
発売日:1993-12
発送時期:在庫あり。
ランキング:70543
関連リンク
京都大学 化学研究所 附属元素科学国際研究センター 無機先端機能化学(島川 研究室)

Invar – Nickel Iron Alloy
インバー合金について
The following two tabs change content below.
webmaster
Chem-Station代表。早稲田大学理工学術院教授。専門は有機化学。主に有機合成化学。分子レベルでモノを自由自在につくる、最小の構造物設計の匠となるため分子設計化学を確立したいと考えている。趣味は旅行(日本は全県制覇、海外はまだ20カ国ほど)、ドライブ、そしてすべての化学情報をインターネットで発信できるポータルサイトを作ること。

関連記事

  1. 春の褒章2010-林民生教授紫綬褒章
  2. 秋の味覚「ぎんなん」に含まれる化合物
  3. 東芝やキヤノンが優位、微細加工技術の「ナノインプリント」
  4. 総合化学大手5社の前期、4社が経常減益
  5. 三菱化学の4‐6月期営業利益は前年比+16.1%
  6. トンボ手本にUV対策 産総研など 分泌物の主成分を解明
  7. ひらめききらめく:/1 「創」のとき、夢の鼓動 /北海道
  8. 実験ノートを復刻し公開へ 高峰譲吉らのアドレナリン

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. スルホニル保護基 Sulfonyl Protective Group
  2. 白い粉の正体は…入れ歯洗浄剤
  3. 高速液体クロマトグラフィ / high performance liquid chromatography, HPLC
  4. 東レ工場炎上2人重傷 名古屋
  5. ニセクロハツの強毒原因物質を解明 “謎の毒キノコ” 京薬大准教授ら
  6. 転職でチャンスを掴める人、掴めない人の違い
  7. ウランガラス
  8. オマー・ヤギー Omar M. Yaghi
  9. 硫黄-フッ素交換反応 Sulfur(VI)-Fluoride Exchange (SuFEx)
  10. ピエトロ・ビギネリ Pietro Biginelli

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

ケミカルバイオロジーがもたらす創薬イノベーション ~ グローバルヘルスに貢献する天然物化学の新潮流 ~

お申込み・詳細はこちら開催日時2019年12月10日(火)13:00~17:30(開場 …

微小な前立腺がんを迅速・高感度に蛍光検出する

第231回のスポットライトリサーチは、河谷稔さんにお願い致しました。河谷さんが研究を実施され…

有機合成化学協会誌2019年11月号:英文版特集号

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2019年11月号がオンライン公開されました。…

製品開発職を検討する上でおさえたい3つのポイント

基礎研究と製品開発は、目的や役割がそれぞれ異なります。しかし、求人情報の応募要件を見てみると「〇〇の…

二刀流のホスフィン触媒によるアトロプ選択的合成法

不斉付加環化反応による新奇アリールナフトキノン合成法が報告された。2つの機能を有する不斉ホスフィン触…

ヒドロゲルの新たな力学強度・温度応答性制御法

第230回のスポットライトリサーチは、東京農工大学大学院工学府(村岡研究室)・石田敦也さんにお願い致…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP