[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
Avatar photo

webmaster

投稿者の記事一覧

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. 2-プロパノールに潜む過酸化物生成の危険
  2. 持田製薬/エパデールのスイッチOTC承認へ
  3. 化学ベンチャーが食品/医薬/化粧品業界向けに温度検知ゲル「The…
  4. シロアリに強い基礎用断熱材が登場
  5. 分子素子の働き せっけんで確認
  6. ダイハツなど、福島第一原発廃炉に向けハニカム型水素安全触媒を開発…
  7. バイエルワークショップ Bayer Synthetic Orga…
  8. 三井化学、触媒科学賞の受賞者を決定

注目情報

ピックアップ記事

  1. 計算化学者は見下されているのか? Part 1
  2. Reaxys Prize 2011発表!
  3. 当量と容器サイズでヒドロアミノアルキル化反応を制御する
  4. DNAに人工塩基対を組み入れる
  5. この窒素、まるでホウ素~ルイス酸性窒素化合物~
  6. ネイティブ・ケミカル・ライゲーション Native Chemical Ligation (NCL)
  7. マテリアルズ・インフォマティクス活用検討・テーマ発掘の進め方 -社内促進でつまずやすいポイントや解決策を解説-
  8. 第34回ケムステVシンポ「日本のクリックケミストリー」を開催します!
  9. イオン性置換基を有するホスホール化合物の発光特性
  10. メタンハイドレートの化学 ~その2~

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2009年3月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

注目情報

最新記事

第6回鈴木章賞授賞式&第10回ICReDD国際シンポジウム開催のお知らせ

計算科学、情報科学、実験科学の3分野融合による新たな化学反応開発に興味のある方はぜひご参加ください!…

条件の「前後」も実験条件である【プロセス化学者のつぶやき】

前回まで1. 設定温度と系内の実温度のお話2. 温度値をどう判断するか3. 反応操作をし…

そのpH、“本当にその場所”の値ですか?ニードル式pHセンサーを使ってみた!

突然ですが、「培養の再現性がなんか悪い」「同じ条件のはずなのに結果がズレる」といった経験はあ…

「骨格編集」×「ナノカーボン合成」〜ナノカーボン合成の新戦略を実証〜

第719回のスポットライトリサーチは、名古屋大学大学院工学研究科(忍久保研究室)博士後期課程2年の平…

【書評】立体化学 はじめの一歩

立体化学は,分子の三次元構造を理解するための重要な分野であり,有機化学や…

水のシミュレーション入門 — 水分子を計算機の中でどう”描く”か —

身近なのに、計算機にとって手強い"水"。本記事では、点電荷モデルから機械学習まで、その"描き方"の進…

◆◇◆◇ 第36回フォーラム・イン・ドージン開催のご案内 ◆◇◆◇

同仁化学研究所が熊本から世界へ情報発信するフォーラム・イン・ドージンの開催ご案内です。今年は『な…

『力』による円偏光発光のon/off制御を単一分子レベルで実現

第718回のスポットライトリサーチは、東京科学大学 物質理工学院(相良研究室)博士後期課程2年の野中…

数日かかっていた反応機構解析を、わずか数分に!

機械学習ポテンシャルが変える計算化学の現在近年、DFT計算による反応機構解析は広く行われるよ…

海外ポスドクのオファーをもらう【アメリカで Ph.D. を取る: 進路編】

ポスドクとして海外に留学する場合、希望する研究室の教授に直接連絡を取り、面接などを通して適性を判断さ…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP