[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. 防カビ効果、長持ちします 住友化学が新プラスチック
  2. 芝哲夫氏死去(大阪大名誉教授・有機化学)
  3. 日本企業クモ糸の量産技術確立:強さと柔らかさあわせもつ究極の素材…
  4. クラリベイト・アナリティクスが「引用栄誉賞2018」を発表
  5. ダイセル化学、有機合成全製品を値上げ
  6. 吸入ステロイド薬「フルタイド」の調査結果を発表
  7. 米FDA立て続けに抗肥満薬承認:Qsymia承認取得
  8. 福井鉄道と大研化学工業、11月に電池使い車両運行実験

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ナノってなんて素敵ナノ
  2. クリストファー・チャン Christopher J. Chang
  3. ルドルフ・クラウジウスのこと② エントロピー150周年を祝って
  4. トリフルオロメタンスルホン酸ランタン(III):Lanthanum(III) Trifluoromethanesulfonate
  5. 水が促進するエポキシド開環カスケード
  6. アルキルラジカルをトリフルオロメチル化する銅錯体
  7. 旭化成、5年で戦略投資4千億
  8. ノバルティス、米カイロンを5000億円で完全子会社に
  9. 基礎から学ぶ機器分析化学
  10. ボタン一つで化合物を自動合成できる機械

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

ジャーナル編集ポリシーデータベース「Transpose」

およそ3000誌のジャーナル編集ポリシーをまとめたデータベース「Transpose」が、この6月に公…

有機合成化学協会誌2019年9月号:炭素–水素結合ケイ素化・脱フッ素ホウ素化・Chemically engineered extracts・クロロアルケン・ニトレン

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2019年9月号がオンライン公開されました。ま…

塗る、刷る、printable!進化するナノインクと先端デバイス技術~無機材料と印刷技術で変わる工業プロセス~

お申込み・詳細はこちら開催日時2019年10月18日(金) 10:30~16:50受講料…

5歳児の唾液でイグ・ノーベル化学賞=日本人、13年連続

人を笑わせ、考えさせる独創的な研究を表彰する「イグ・ノーベル賞」の授賞式が米東部マサチューセッツ州の…

アジサイの青色色素錯体をガク片の中に直接検出!

第219回のスポットライトリサーチは、名古屋大学 大学院情報科学研究科(吉田研究室)・伊藤 誉明さん…

高純度フッ化水素酸のあれこれまとめ その2

Tshozoです。前回のつづき。これまではフッ化水素の背景と合成について主に述べましたが、後半は用途…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP