岡山大学、空気よりも軽い氷「エアロアイス」の存在を予測

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ゼオライト類似の構造を持つ氷(左)と、エアロアイス(右)の結晶構造。

岡山大学は2017年9月8日、分子シミュレーションにより空気よりも軽い氷「エアロアイス」を作れる可能性があると発表した。低密度な氷の新たな発見が期待される。

氷には、常圧の雪と同じ六角形の分子配列を持つ氷I(密度0.92g/cm3)、2000気圧を加えると変化する氷IIIなど、氷Iより高密度な結晶が13種類見つかっている。一方、氷Iよりも密度の低い氷、負の圧力で伸長した氷は、わずか2種類だけしか発見されていなかった。

そこで研究グループは、他にも低密度の氷が存在すると考え、新しい氷の構造を設計して分子シミュレーションによって構造の安定性を評価。存在することが可能な氷を網羅的に調査した。またその設計では、氷と幾何構造が良く似ているゼオライトという酸化ケイ素無機結晶の構造を基にした。

結果、ある種のゼオライトの構造を基に設計した氷は、実験で発見されている低密度の氷よりも密度が低く、安定になりうることがわかった。その氷の構造の特徴をもとに、さらに設計を進めたところ、空気よりも軽い密度0〜0.5g/cm3の氷を発見。その構造が、酸化ケイ素素材のエアロゲルに似ていることから、エアロアイスと名付けた。

研究グループは現状、エアロアイスを作る方法は不明としている。しかし、この成果は、ゼオライトやカーボンナノチューブ、生体高分子などに存在する、ナノサイズの空孔にとらえられた水の構造や機能を理解する上での手掛りになると述べている。

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