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大きさで性質が変わる?

日本のお家芸!

超微粒子の応用

 微粒子、というと何を思い浮かべますか? 砂、小麦粉、すす、、、、。砂粒や小麦粉は「粒」「粉」という漢字が入っていますが、微粒子は、粉、粒の中でも小さいもののことです。そして、“超”微粒子というのは、その微粒子の中でも特に小さい粒子のことです。物質は原子からできていますから、超微粒子の大きさをその中の原子の数で表すと、およそ数百個から1千万個くらいの範囲です。直径でいうと、1ナノメートル(1ミリメートルの百万分の1、髪の毛の太さの5万分の1)から50ナノメートル(髪の毛の太さの千分の1)ぐらいの範囲ですので、“ナノ粒子”とも呼ばれています。

 “超”という字をつけて区別しているのは、大きさもそうなのですが、他にも理由があります。物質をどんどん小さくしていくと、あるところから性質が変わってくるのです。たとえば、金ですと、およそ10万個程度より少ない原子が集まった超微粒子では、小さくなるにつれて融点(固体がとけて、液体になる温度)が下がってきます。普通の金の塊は、融点が約1000℃ですが、2.4ナノメートルの粒子では、100℃近くでとけるようになるとの報告があります。他にも、色々と性質が変わってきます。小さな箱の中に電子が閉じ込められていることによる“量子サイズ効果”とよばれる効果や、超微粒子ではそれをつくる原子数のうちで表面に出ている原子の数の割合が大きくなることによる“表面効果”などです。こういう粒子の大きさが小さくなることで現われる性質を、まとめて“サイズ効果”と呼ぶこともあります。

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