【物質科学】JASRIなど国際チーム、SPring-8を使用してガラスがガラスたる理由を解明

高輝度光科学研究センター(JASRI)は8月23日、大型放射光施設「SPring-8」の高輝度高エネルギー放射光X線を
用いた測定と計算機シミュレーションにより、ガラスの形成のしやすさと原子配列の関係を明らかにしたと発表した。

今回の発見はJASRI小原真司主幹研究員らを中心とした、フィンランド・タンペレ工科大学、山形大学、
日本原子力研究開発機構、米MDI、英アベリストウィス大学、米アルゴンヌ国立研究所との国際共同研究チーム
による成果。米国科学雑誌「Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America」
(米国科学アカデミー紀要PNAS)のオンライン版に掲載された。

ガラスは我々の生活になくてはならない、あらゆるところで使われているもの。しかし、ガラスが規則的な
結晶構造を取らないにも関わらず、「なぜガラスになるのか」という疑問はまだ解明されていない。今回の成果は、
その謎に迫る重要な手がかりとなったという。

研究チームは、今回の実験でまず融体を容器なしで保持する「無容器法」(画像1)を用いて、頑火輝石(がんかきせき、
MgSiO3(=MgO-SiO2)、SiO2の含有率50モル%)および苦土かんらん石(くどかんらんせき、Mg2SiO4(=2MgO-SiO2)、
SiO2の含有率33.3モル%)の高純度ガラスビーズをそれぞれ合成。2つの鉱物は地球上でありふれており、
ガラスの主成分であるシリカ(SiO2)成分を含んだ鉱物だ(頑火輝石の方がガラスを形成しやすい)。

ガラスになりやすい頑火輝石と、ガラスになりにくい苦土かんらん石のガラス状態の構造を調べるために利用
されたのが、SPring-8の高エネルギーX線回折ビームライン「BL04B2」だ。BL04B2で解析実験を行って中性子解析と
構造シミュレーションを併用し、ガラスの原子配列の3次元構造を構築した(画像2)。
これまで、両ガラスともにケイ素原子(Si)の周囲に酸素原子(O)が4つ配置し、SiO4四面体が形成されている
ことはよく知られていたが、マグネシウム原子(Mg)の周囲にいくつのO原子が配置しているのかはよくわかっておらず、
今回の研究でそれが判明。両ガラスとも、MgO4やMgO5が多く存在していることが明らかとなった。

これら両組成の結晶相では、ガラス相ではわずかだったMgO6という正八面体が多く存在していることも確認。
つまり、ガラスは結晶相を単に乱した構造ではないことがわかったのである。

（引用ここまで　全文は引用元をご覧ください）

▽画像1。無容器法を用いたガラスビーズ合成装置の模式図。
http://j.mycom.jp/news/2011/08/24/103/images/001l.jpg

　画像2。左が頑火輝石(MgSiO3)ガラスで、左が苦土かんらん石(Mg2SiO4)ガラスの原子配列
http://j.mycom.jp/news/2011/08/24/103/images/002l.jpg

▽記事引用元　マイコミジャーナル（2011/08/24）
http://journal.mycom.co.jp/news/2011/08/24/103/index.html

▽高輝度光科学研究センタープレスリリース
http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2011/110823

▽ＰＮＡＳ
「Relationship between topological order and glass forming ability in densely packed enstatite
and forsterite composition glasses」
http://www.pnas.org/content/early/2011/08/15/1104692108.abstract

inter-8

人が人たる所以も解明してください。

俺はマジックミラー派

　　　　　　|┃三　　　　　　　　　　ζ:::ミミ:::::::::::::::::::::::::::::::::::::ヽ
　　　　　　|┃　　　　　　　　　 　 ζ::::::::::蓮舫r:::::::::::::::::::::::::::::ヽ
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　　ｶﾞﾗｯ.　|┃　　　　　　　　　 　 {::::f 　　　　　　　　 ヽ:::::::::::::::}　
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　　　　　　|┃ 　　　　　　　　　　　　入 ヽLLLLﾚ ﾉ　 ,仆､　　　
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>>3
Spring-8で魂の証明
何か胸が熱くなるな

我思う故に我在り

>>6
中性子線だからな。

なるほど・・・全く分からん

♪ガーラースー に何故なるのー

というか、ガラスの本質がいままで実は理解されていなかったといことか。
これから、ガラスを模倣したガラスでないガラスも作られるようになるのかな

状態としてゲルとかに近いらしいとかだっけ？

ニャン博士

ああなるほどなるほど・・・・わからん

　　　　　　　　　　　　 ／）
　　　　　　　　　　　／／／）
　　　　　　　　　 ／,.=ﾞ''"／　　　　　　　　　>>1
　　　／　　　　 i f　,.r='"-‐'つ＿＿＿_　　　こまけぇこたぁいいんだよ！！
　　/　　　　　 /　　　_,.-‐'~／⌒　　⌒＼
　　　　／　 　,i　　　,二ﾆ⊃（ ●）.　（●）＼
　　　/　 　　ﾉ　　　 ilﾞフ::::::⌒（__人__）⌒::::: ＼
　　　　　　,ｲ｢ﾄ､　　,!,!|　　　　　|r┬-|　　　　　|
　　　　　/　iﾄヾヽ_/ｨ"＼ 　　 　 `ー'´ 　 　 ／

♪ガラスの勝手でしょー　>>8

>>16
審議中止

>>6
スプリング８で中性子線なんか出ないぞ？
どっかそこらの加速器でやってる筈。

完全な石英ガラスができたとして、それは本来のガラス状態ではないって
ことになってしまわないのかねー？

>>19
完全な石英ガラスってなに？

誰か、平たくインタープリタ。プリーズ

>>20

SiO2以外を全く含まない石英ガラス。

>>22
それ人口水晶じゃないの？
ガラス性の無い結晶だよ。

>>23

水晶には大量に不純物含まれてるよ。
だから石英ガラスの原料にしたとしても、不純物の多い石英ガラスしかできない。

まあ、SiO2のみならやっぱ結晶になるから、名前だけガラスみたいな存在に
なりそうだなー。

>>23
×　人口
○　人工

うるさすまんｗ

【宇宙】米科学誌「Science」、小惑星探査機「はやぶさ」特別編集号を発行〜イトカワの誕生から将来が明らかに
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1314374412/l50

スプリング８も研究に参加
http://www.jaxa.jp/press/2011/03/20110311_hayabusa_j.html

>>1
SPring-8の隣に出来た「SACLA」の本格稼働で今まで見たこともないような成果が出るのが楽しみだな

特に「すんげぇ？？？？？新素材」の開発に期待しております。

山形大学万歳！

>>1
これはつまり…まったくわからん

ガラスって流動性の低い液体なんだっけ？

>>30
ガラスは粘性が極端に高い液体ってなんかで読んだ覚えが
同じことか。

SACLAで放射線の分解無毒化の研究して欲しい
あとガンが治ったりする薬の研究とか

>>32
放射線って分解できるのか？
中性子あてて核種変換じゃねーの？

>>33
それをやろうとしているのがJ-parcっす
中性子じゃなくて、陽子ビームだけどね、、
中性子ビームは生命・物質科学系の方で使うみたいっす。
近年のターゲットは水素電池系かと思われる。
確か、ガンに関しては遺伝子治療で画期的な方法が先週くらいに出ていた気がしますが？

XFELでの研究成果は全て欧米に美味しい所を持っていかれそうかな

>>34
> 確か、ガンに関しては遺伝子治療で画期的な方法が先週くらいに出ていた気がしますが？
ま　じ　で　！　？

実は珪素は放射性物質除去＝元素変換に大きく絡んでいる。
珪素化合物→各手法→ニュートリノ→元素変換という順番で。
共鳴し易い多面体にカッティングした石英ガラスや水晶やダイヤモンドなども除去効果はあるかもしれない。

それと密な六角形結晶や六員環構造である事も重要。
ニュートリノの共鳴を増やす形状が重要。

また電波かよ　もううんざりだ

何のスレだよ

鉛などの金属を含んだガラスがなぜ透けるか分からん。
比重はアルミなどの金属よりも重い。

>40
まさにガラスだからじゃない?
　結晶だったら透けないと思う。

PbO2は黒色だな。
鉛なんか簡単に励起される外殻の電子がたっぷりあるんだから確かに着色した
方が自然な気がするな。
（まあ、エネルギーバンドがどうこうという話になるんだろうけど。）

ガラス思うゆえにガラスあり！

>>42
いろんな波長で励起されるから黒いんじゃないの？

実はガラスは液体これ豆知識な。

＞10
ガラスの勝手でしょー

ガラスがガラスたる理由

それはある物質をガラスと名付けたから

君ら、廚かｗ　光の透過は、物質中において、光の電場・磁場の波長が伝播できれば通過。
で、鉛ガラスにおいても、光の波長が鉛の粒がより長いなら通過。波長が短いX線などは不通過。
結晶界面で散乱するのも、電場・磁場の誘導の曲がり

>>48
説明文の体をなしていないレベルの文章力のくせに厨とかワロス

うーん読んでもわからん

>>48
君の説明で、>>1の内容が理解できた。産休。
非晶質でも、結晶相に3軸対称の正8面体があるから、光が乱反射せず直進ということか

珪素は何故透明になり易いのか。
六角形構造になり易いからか。
珪素は非常に特別な物性がある。

ばね八ＧＪ

>>51
正八面体でも光の入射角・位置により反射角が変化したり散乱したりするだろうけど、他の形状より遥かに少ないはず。
また、正八面体の結晶は隣接し易く、隣接すれば反射角変化・散乱は無くなるはず

こうしたすさまじい水晶のエネルギー効果は、一体どこから来るのか。
それが私のおもな研究課題であったが、研究の末、水晶を構成する「酸素」と「珪素」の化合物（二酸化けい素）は、正四面体上にらせん構造になって配置されていることがわかった。
そして、この多面体構造こそが、水晶の美しさと神秘パワーの源であることを突き止めたのである。
そこでダイヤモンドの話に戻るが、ダイヤモンドの結晶構造は図２のように、一つひとつの炭素原子の結合角は１０９度28分を保ちながら整然とつながっている。
この角度１０９度28分は、どんな意味を持つのか。これは１：√２という特別な比率を持つ正六面体や正八面体などをかたち作る幾何学構造を有しているということなのである。結論を述べれば、ダイヤモンドもまた、
正多面体の要素を内包した宝石だったのだ。
ならば水晶の正四面体パワーと同じく、正多面体を内包するダイヤモンドも当然、何らかのパワーや波動エネルギーを放射していると考えるのが自然で、この構造的なメカニズムによって人は知らずしらずのうちに
影響を浴び、結果的にダイヤモンドが人を虜にする所以になっているのである。
水晶にせよダイヤモンドにせよ、美しさとパワーの本質は見えない構造的な部分に隠されている。特にダイヤモンドが正六面体や正八面体をかたち作る構造的なメカニズムを持っているという事実はあまり知られていない。

と言うより、『形がエネルギーを発生させる』というメカニズムは、意外にも現代科学でさえ長らく見落としてきた側面でもあるのだ。
これまでの科学は物質や現象ばかり見て、物質の構成要素のみに関心を寄せ、基本的な構造、形に対してあまりにも無関心だった。
＊形がエネルギーを発生させる。
＊パワーの源は正多面体構造にあった。
＊正多面体には二つの究極の比率が存在する。
この根源的な二つの比率とは、本書で明らかにする「大和比」と「黄金比」であるが、この究極の比率を内包している正多面体を、私は「神の図形」と命名した。
http://www.stone21.jp/yamatohiandogonhi.html
【宇宙】銀河系内に「ダイヤモンド星」存在、豪天文学者らが発表
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1314343674/l50
【物理化学】分子内の電子波動関数の変化を「100アト秒」で測定する技術を開発　早大など
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1314542913/l50

凄い！

ID:RiDrMtgQ
乙。オカルト板か病院に行った方が良いぞ。

硝子は個体(結晶体)じゃなく流体(ゲルと同じ)ってところが不思議で面白いな

>>58
君の思考様式だと
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1314343674/123
の504面体カットが何故医療に使えるのか全く説明が出来ない。
化石脳で、日本が抱える深刻な問題の解決も阻む思考だ。

Spring8って何も成果が出てないよね。
仕分けでいいんじゃない？

アホか。本物の馬鹿か。成果出まくってるわ

春八先生乙

>>61
おまえは科学雑誌よんだことないの？

透明アルミまでもう一息ですな

ガラスは結晶じゃないから、流動性を失った液体

ノーベル賞受賞の野依良治博士は水晶の螺旋構造は生命の誕生と進化していく場で、食物連鎖の上位である高等生物は自然にアミノ酸のL型を利用するうえに触媒的な働きをしたと述べられています。
http://healingstone.org/keiso.html

水晶を真上から見た「六角形」は、浄化の波動と言われ、先端の中心から六角の角に
向かって真っ直ぐ線が伸びています。水晶ポイントやクラスターは、先端から注がれる
エネルギーは”わき水”のように流れ澄んでいます。クラスターやポイントが「浄化作用」
が強いのも、このことから理解できます。
http://www.ne.jp/asahi/aquarius/messenger/stone_020.htm

一見して、石は静止している固体にしか見えませんが、「ミクロ」の
の世界では、石の内部では、このような「回転運動」（振動）が起き
ている。これが石の「生命」です。だから石の結晶構造が成長し、
大きくなったりします。このような事を考えれば、石の傷が消えても
なんら不思議でないでしょう。

現代の科学では、物質とは「特定の周波数で振動するエネルギー」
であるとされる。 そして、この宇宙はすべてエネルギーで構成され
ています。
http://www.ne.jp/asahi/aquarius/messenger/stone_018.htm

何故珪素はガラスになるのか。
他の物質ではなぜならないのか。

>>65
結局みんなそれを待ってるんだよなｗ

>>67浄化とか波動とかやめろよｗ

>>70
波動なんて普通の科学用語だが、科学音痴か？

【物理化学】分子内の電子波動関数の変化を「100アト秒」で測定する技術を開発　早大など
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1314542913/l50

科学者流の
カレーは飲み物です
みたいなもんか

>みたいなもんか

意味不明

波動とか進化とかオカルト的に使うやつもまあいるな

ガラスの勝手でしょ？

粒子と波動の二重性や
計測できない量子はあるんだから
今分かってたり計測できる物だけが全てではないだろ

ってのはごく当然の事なんだが。
こんな当たり前のことさえも理解できないのが多いから議論が成り立たなくなる。

>>65
ハローコンピュータ？

いまSP8にむかってるとこ…
この年で完徹はきついっす