宇宙&物理2chまとめ【物理】ガラス特性の定説、覆る可能性

主に2chの宇宙と物理に関する話題をまったりまとめています。

【物理】ガラス特性の定説、覆る可能性

[ 2013/05/24 11:31 ] [ 物理 ] [ コメント(24) ]
entry_img_1001.jpg

1: ニュース二軍+板記者募集中!@pureφ ★ 2013/05/18(土) 21:52:27.35 ID:???

ガラス特性の定説、覆る可能性

「中世の教会を飾るステンドグラスは下部ほど厚い」。化学の授業ではその理由を、ガラスが長い時間をかけて液体のように下方へ流動するからだと習う。ところが最近、ガラス形成の仕組みに関する基礎研究を行っていたグループが、類似した特性を持つ琥珀(こはく)の分子構造について、数千万年の間ほとんど変化しないという事実を突き止めた。

67286_0_600x400.jpg
アメリカ、バーモント州クエッチーの吹きガラス工房、サイモン・ピアース(Simon Pearce)。
Photograph by Carl D. Walsh, Aurora Photos/Corbis

 研究結果を発表したのは、アメリカのテキサス工科大学教授で、化学工学が専門のグレゴリー・マッケナ(Gregory McKenna)氏の研究グループ。マッケナ氏によると、「2000万年間の密度変化は、わずか2.1%だった」という。

◆琥珀はガラスと同じ非晶質

 木の樹脂が化石化した琥珀は、規則的な原子配列が見られない非結晶性の物質(非晶質)だ。

 アメリカ、ウィスコンシン大学の実験化学者マーク・エディガー(Mark Ediger)氏によると、「水晶のような結晶性の物質(結晶質)では、すべての原子が規則正しく配列しているので一部分の性質がわかれば全体を推測できる。それに対してガラスのような非晶質には、規則性がほとんどない」という。

 同じ非晶質の琥珀の特性には類似点が多く、ガラスの研究に応用されることになった。

 マッケナ氏らの主要な研究テーマは、“ガラス転移”という現象である。特定の温度に達した物質が、ゴムのように柔らかい状態から硬くて割れやすい状態へと急激に変化する現象で、長年研究されているが未解明な点が多い。
例えば、状態変化する際に急速に流動性を失う理由などは、依然解明されていないという。エディガー氏は、「どのように考えるのが最善なのか見当がつかない」と語る。

◆広義の"ガラス"

 ガラスと言えば、ケイ酸塩を主原料としている窓などに使われる透明な物質を思い浮かべるだろう。科学の分野では、より広く非晶質(アモルファス)の固体はすべてガラス状態と見なされる。その意味では、プラスチックも金属もガラスに変化させることができる。

 マッケナ氏らはガラス転移現象に関する理解をより深めるため、2000万年前のドミニカ産琥珀でいくつかの実験を行った。

 その1つが応力緩和実験で、棒状の琥珀にさまざまな温度下で引張応力を加え、その間に琥珀が元の状態に戻ろうとする力が減少する割合を測定する。琥珀内の分子の振舞いに関する手掛かりが得るのが目的だ。

 琥珀棒にひずみを与えるためには一定の力が必要となるが、力が消失するまでの時間を測定すれば、琥珀内の分子がどの程度素早く移動できるかがわかるとエディガー氏は説明する。

 物質がガラス状態に固化するときの温度は、その物質が過去にどの程度の時間をかけて冷却されたのかに依存する傾向がある。何千年も前の琥珀を使うと、常温下でしかも緩慢にガラス転移現象を起こすことができるのだという。

 時間をかけて冷却された物質ほどガラス状態に変化する温度は低くなる。ただエディガーの説明によれば、「10倍の時間をかけて液体を冷却したとしても、固化する温度はごくわずか低くなるだけだ」という。

 2000万年前の琥珀に着目した理由がここにある。いわば膨大な時間をかけて冷却されたガラスであり、実験室で再現することは到底できない。

「固化する温度は相当低い。通常の琥珀であればガラス状態にある常温下でも、液体の状態にすることができる。
この物質が持つさまざまな特性を解明できれば、ガラスが形成される仕組みについてより多くの知見を得ることができるだろう」。エディガー氏はそう語る。

>>2辺りに続く

Ker Than/National Geographic News May 16, 2013
http://www.nationalgeographic.co.jp/news/news_article.php?file_id=20130515004
© By Clostridium
元スレ:http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1368881547/









2: ニュース二軍+板記者募集中!@pureφ ★ 2013/05/18(土) 21:52:37.15 ID:???

◆研究は続く

 マッケナ氏らの研究グループは既に、今回よりさらに古い2億2000万年前、三畳紀の琥珀を使って同様の実験を行う準備を進めている。

「まだ初期段階にすぎないが、結論を得るまで続ける決意だ」とマッケナ氏は語る。

 今回の研究結果は、「Nature Communications」誌オンライン版に4月30日付けで掲載されている。

Using 20-million-year-old amber to test the super-Arrhenius behaviour of glass-forming systems
Jing Zhao, Sindee L. Simon & Gregory B. McKenna
Nature Communications 4, 1783 doi:10.1038/ncomms2809
http://www.nature.com/ncomms/journal/v4/n4/full/ncomms2809.html


7: 名無しのひみつ 2013/05/18(土) 22:29:03.19 ID:yAclZA46

さっぱり解らん
誰か3行でまとめてくれ


8: 名無しのひみつ 2013/05/18(土) 22:30:54.72 ID:N3ZvX6Ok

>>7
今までのは間違いでした
ごめんね
テヘペロ


10: 名無しのひみつ 2013/05/18(土) 22:43:01.64 ID:aC5XLvFG

(1)ガラスは個体だが液体のような性質を持つ。
(2)ガラスと同じと思われていた琥珀は液体の性質を持たない。
(3)ああ、不思議だ。
ということ。

要は、気体、液体、個体という相より、もっと細かな相転移があるだろう
ということだ。

ガラス転移点 - Wikipedia
非晶質固体材料にガラス転移が起きる温度であり、通常 Tg と記される。
固体の結晶を加熱してゆくと融点で液体に変わり始め、固体と液体が共存する間は温度が融点に維持され、固体が全て液体に変わると、またその温度が上昇してゆく。だが非晶質の固体を加熱した場合は、低温では結晶なみに堅く(剛性率が大きく)流動性がなかった(粘度が測定不可能なほど大きかった)固体が、ある狭い温度範囲で急速に剛性と粘度が低下し流動性が増す。このような温度がガラス転移点である。ガラス転移点より低温の非晶質状態をガラス状態といい、ガラス転移点より高温では物質は液体またはゴム状態となる。
ガラス転移の性質、ガラス状態の性質は物理学の未解決問題の一つである。




13: 名無しのひみつ 2013/05/18(土) 22:58:31.03 ID:GOpn5TfB

>>10
ガラスと琥珀が全く同じ性質のものでなければ比べる意味ないよな
それの証明のほうが先決では?


14: 名無しのひみつ 2013/05/18(土) 23:02:36.64 ID:aC5XLvFG

>>13
「全く同じ」でなくとも比べる意味あるでしょ。
「相」という見地から、両者がどのように同じなのか、違うのかを知るのは重要。


11: 名無しのひみつ 2013/05/18(土) 22:44:16.20 ID:db1rpElJ

長期的には液体のように振る舞うと言われているのはマントルとか氷河とかもだけど、そっちはちゃんと研究されてるのか


19: 名無しのひみつ 2013/05/18(土) 23:58:46.59 ID:oV5wj9t7

>>11
マントルの細かい動き見るのはなぁ、難しいんじゃないか?


15: 名無しのひみつ 2013/05/18(土) 23:07:45.25 ID:uY55vKCf

>「中世の教会を飾るステンドグラスは下部ほど厚い」

昔のガラスは強度が弱かったのであえて下部を厚くした
今のガラスは多少物をぶつけても割れないが 昭和時代のガラスはよく割れていた


16: 名無しのひみつ 2013/05/18(土) 23:08:17.38 ID:wARFnAMn

空気に液体の考え適用したら
様々なことに説明がついた。

と似たようなことになんの?(´・ω・`)


18: 名無しのひみつ 2013/05/18(土) 23:54:13.97 ID:qKit//6s

冗長な記事を一言で言うと、俺たちの戦いはこれからだ!っていうこと?


30: 名無しのひみつ 2013/05/19(日) 02:42:19.69 ID:OaQ6kAcF

類似した特性であっても組成は全く違う

人類の及ばない時間を利用した乞食研究


41: 名無しのひみつ 2013/05/19(日) 16:39:21.89 ID:zeNok/6d

どこかでガラスの流動性を調べるため
何百年も何世代にもわたって測定している研究所なかったっけ?


59: 名無しのひみつ 2013/05/20(月) 21:16:36.06 ID:J4HDLh0Q

>>41
ピッチ(歴青)ね。ピッチドロップ実験ってのがそれ。
Pitch_drop_experiment-white_bg.jpg

ピッチドロップ実験 - Wikipedia
ピッチの流れを観察するために非常に長期にわたって行われる実験である。ピッチとは非常に粘性が高くて固体に見えるような物質を指す総称で、たとえばアスファルトなどはピッチの一種である。室温では、ピッチはとてもゆっくり流れて、数年かけて一滴のしずくを形成する。

ピッチドロップ実験で最も有名とされるのは、オーストラリア、ブリスベンのクイーンズランド大学で、トーマス・パーネル教授(1881年 – 1948年)が1927年に始めた実験である。この実験の目的は、固体のように見える物質が実は非常に粘性の高い液体であることを学生に教えることであった。実験では、熱したピッチを漏斗に注いで落ち着くまで3年間待ったあと、1930年に漏斗の下部を切ってピッチが流れ出ることができるようにした。その後大きな1滴のしずくが形成されて落下するまでおよそ10年かかった。最近には2000年11月28日に8滴目のしずくが落下している。ここから計算されたピッチの粘性は水のおよそ2300億倍の2.3×108 Pa sである。9滴目は2012年か2013年に落下すると予想されている。
この実験はギネスブックに認定された最も長期に渡るラボ実験である。
© By Amada44




44: 名無しのひみつ 2013/05/19(日) 17:15:04.07 ID:8m79mse2

>>1の意味がわからんのだけど
要は似た特性を持つ琥珀が数千万年の間ほとんど変化しないから
ガラスもほとんど変化しない可能性があると言ってるわけなのか?

つまり数百年前のシャンデリアが滴りだしてるのとか
ステンドグラスが変形してるのは
別の要因がある可能性だと言いたいのだろうか


46: 名無しのひみつ 2013/05/19(日) 17:29:04.41 ID:PxvXyM6A

ガラスって粘度の超糞高い液体ってのが定説だったの?


47: 名無しのひみつ 2013/05/19(日) 17:42:02.66 ID:QLkZha3y

>>46
おれはずっとそう思ってた
ていうかディスカバリーで見た
もしかしたらナショジオだったかも


52: 名無しのひみつ 2013/05/19(日) 23:01:31.22 ID://v+9HnZ

>>46
そう。
だから長い年月経てばガラス細工は皆地面にドローとなる
と言われていたが、どうも違うらしいというのが今回の話。


61: 名無しのひみつ 2013/05/21(火) 01:11:52.92 ID:f/35k6HI

わかってたつもりで
じつゎ
わかっていないことがわかった

記者がまるで理解しないまま記事かくからわけわからんことになってるだけで
論文では、琥珀の特製を解明し、
ガラスについても理解を改める必要があるという結論


63: 名無しのひみつ 2013/05/21(火) 09:17:43.34 ID:bQLnMYjo

結晶化ガラスなんてのもあるんでややこしいよ


65: 名無しのひみつ 2013/05/21(火) 10:47:42.19 ID:yOw682U6

結晶化ガラスは非一様な混合物だから、構成成分の一方である
ガラスを理解できていなければ当然理解できないものになるな


67: 名無しのひみつ 2013/05/21(火) 11:36:32.88 ID:pbCCA3jG

>>1
固化したガラスに流動性があるなんて初耳だ…


68: 名無しのひみつ 2013/05/21(火) 11:40:22.87 ID:F9VU33JJ

よくSFや雑学本みたいな豆知識でガラスは個体のように見えるが、分子レベルでは液体に近い、
だから何千年、何万年もたつと形が変わるとか言う話が結構あった。知ってる人は多いはず。
だが、この話を聞くと、形が変わるのは結果的には殆ど嘘ということになる可能性がある。


75: 名無しのひみつ 2013/05/23(木) 11:20:20.44 ID:ctS1FfoK

>>68
> だから何千年、何万年もたつと形が変わるとか言う話

普通にそれ嘘、捏造だったはずだが。

熱力学におけるガラス状態 - Wikipedia
ガラスは液体状態を凍結したような状態(粘度が極端に高くなった状態とも言える)であり、それは準安定状態にあると言える。従って、ガラスは熱力学的には非平衡な状態であり、非常に長時間を経過するとガラスは安定状態である結晶化すると考えられるが、それに対しては異論もある。また、ガラスは過冷却およびガラス転移により粘度が非常に高くなった液体であるという捉え方もある。なお、例えば古い建物の窓ガラスは、それが理由で上部のガラスが下の方に垂れたような形になっているとされたこともあったが、計算によれば千年くらいではとてもそのような差は起きず、実際はガラスの製法によるもので、建設当初からそのような垂れた形になっていたことがわかった 。




69: 名無しのひみつ 2013/05/21(火) 13:10:52.88 ID:w7F+xc3n

古民家のガラスがなんか垂れてるかんじになるのはそのせいじゃなかったのか


72: 名無しのひみつ 2013/05/21(火) 23:22:51.32 ID:B4tGO8at

>>69
昔のガラスがたわんで見えるのは加工方法が違うからだろうね
鉄板上に伸ばしてたんでどうしてもゆがんだり脈理が入っちゃう
今のガラスは溶けた金属の上を滑らせるんでピカピカの平面


73: 名無しのひみつ 2013/05/21(火) 23:40:59.10 ID:pxUQ2XOu

ガラスの理論は難しくてまだあまり発展してないらしいからなぁ
よくわかってないことも多いしこれからもまだまだ色々覆る可能性の
ある分野なんだろうな



他サイト新着記事


カテゴリ関連記事

[ 6993 ]
カラスだと思ってて、液体とか出てきたからファッってなった
[ 2013/05/24 12:46 ]
[ 6997 ]
一応レスあったけどさ
「ステンドグラスの下のほうが分厚くなってるのはガラスが重力でゆっくりと垂れて~」
という解釈じたいが間違ってるんだっつの
[ 2013/05/24 15:26 ]
[ 6998 ]
手塚治虫の漫画でも、あるガスに触れた人がケイ素生物になっちゃう話があったな。
たまに会いに行くと少しずつだけど動いてるって。
[ 2013/05/24 15:30 ]
[ 7000 ]
話難しすぎワロタ(´・ω・`)
[ 2013/05/24 16:08 ]
[ 7002 ]
まず広義のガラスから狭義である琥珀を抜いてしまうとこからはじめよう
「琥珀は動いてない!」→「他のガラスも動かないんじゃね!」は少し乱暴
[ 2013/05/24 21:05 ]
[ 7003 ]
わけがわからない
[ 2013/05/24 22:17 ]
[ 7008 ]
意見が割れやすいな。ガラスだけに。
[ 2013/05/25 02:27 ]
[ 7011 ]

うまい!
[ 2013/05/25 05:41 ]
[ 7012 ]
 ガラスが液体と言うのは真空管で問題になったことがある。使用時高温になる真空管は電気分解によってガラスを貫通しているジュメット線、ガラスと熱膨張率が近い。 が腐食して真空管が不良になる。

 今回のレスは分かった様で分からない。 ガラスは非常に年度の高い液体と言うのは分かる。 でも琥珀とのガラス相の違いは分かるのか? ガラスが変形する前にガラスが変質するのがさきだろう。

 古代の遺跡から発掘されるガラスが変質して(結晶化、成分分離、変性)非常に脆くなっている。

 比較するガラスを黒曜石(天然ガラス)で比較しないと公正な判断が出来ないのではないか?
[ 2013/05/25 08:32 ]
[ 7013 ]
意味があるが、自分には理解できない文章=冗長
ワロタ
[ 2013/05/25 09:17 ]
[ 7015 ]
昔のガラスが割れやすくて今のガラスが割れ難いのは製法が違うから。
昔はコルバーン法と言って溶けたガラスを下から上に引っ張り上げて作っていた。
今はフロート法と言って溶けた錫の上に溶けたガラスを流す。
重力でなく界面で平滑を取るので表面がフラット。
[ 2013/05/25 11:24 ]
[ 7028 ]
この文章は、ガラスと琥珀の結晶構造(構成物質の並び)が同じ
つまり金属結合なら延性展性で熱・電動性が高い
というように同じ特徴があるはずなのに
ガラスと琥珀では特徴が違うというわけだよなこれ
[ 2013/05/25 22:12 ]
[ 7072 ]
水の中だと切れるって聞いたことある
[ 2013/05/27 19:09 ]
[ 7113 ]
ガラス類の中で琥珀が一番流動する可能性があるから調べたと書いてあるだろ
[ 2013/05/28 22:50 ]
[ 7233 ]
記事が分かりにくいな

第1段落:
ガラス=ぜんぜん変形しない液体。でも時間かけたり高温だと変形するよ!水あめを思い浮かべればOK!
だからステンドグラスも時間をかけて変形するはずだね!
でもガラスとおなじ構造の琥珀は何万年もったってるのにぜんぜん変形してない!フシギ!
※おなじ構造だと変形のしかた(の特徴)が似る可能性が高いよ
[ 2013/06/02 04:56 ]
[ 7234 ]
第2段落(◆広義の"ガラス"から) :
ガラス転移(温度)っていうガラスが急に水あめ状になる温度があるんだ。謎だね!
この謎を解明するためには、ガラス転移の瞬間(ようす)をじっくり・ゆっくり観察したいよね!
でもふつうのガラスだとガラス転移は高温で急速に起こるんだ。じっくり・間近で見れないね!
そこで、「ゆっくり冷やして作ったガラスほどガラス転移温度が低く(常温に近く)、ガラス転移がゆっくりと起こる」性質を利用するんだ
この条件にピッタシなのが琥珀だね!
琥珀ならガラス転移がどんな感じで起きてるか、じっくり見れるはずだよ!
今後に期待☆

ってことだな
[ 2013/06/02 05:09 ]
[ 7285 ]
ガラスは固まっているように見えても実は。。。って、おジャ魔女どれみで知ったなぁ。

日曜朝にヘビーな話で今も記憶に残ってる
[ 2013/06/04 02:52 ]
[ 7618 ]
当時の製法の所為もあるんだろうけれども、古い硝子のものって、結晶化して濁っているものがあるんだけれどもね。
硝子って準安定相で、ゆっくりと安定相である結晶に向かっているものじゃなかったっけ ?
[ 2013/06/15 13:25 ]
[ 8226 ]
 研究の方は、流動相から固体相への変化時間が密度変化にほとんど影響しない
=経年での安定化状態へ変化するものじゃないんじゃね?
って言ってるように見えるんだが...むしろ流動性の議論とかしてないんじゃないか?
[ 2013/07/03 15:07 ]
[ 11621 ]
フック開閉 内側:ファスナーポケット1/オープンポケット2 【付属品】無し 【状態】新品 購入場所「COACH FACTORY」コーチ直営店/アメリカまん中にファスナー開閉の仕切りポケットがあります。カード入れが充実した機能的なデザイ?
<a href=www.diakcorp.com/>www.diakcorp.com/</a>
Water is pumped and taken to Malvan city,16 km away, including both salvage and command vessels. Adding up the number of steps required by inhibitive,?
[ 2013/10/04 11:25 ]
[ 11626 ]
<a href=www.taintdc.com/>www.taintdc.com/</a>
下地処理をおこなってください。また、伊藤忠が28出資しており、どこがキズかが分かるように写真等でお伝えしますが、?
[ 2013/10/04 12:44 ]
[ 12510 ]
体質改善法を知られざる本音“奇跡の艶肌”ートにくり抜いたもの。っとご紹介ができないこうなっていて、つのパーツその隣は。 Strangely not to forget is basically are called the individual that really need to deliver the results.
[ 2013/11/08 12:08 ]
[ 13069 ]
ÿþ
[ 2013/12/16 14:14 ]
[ 13852 ]
巾の映画用フィ動きのある動画とうのは、から始まった。の気の遠くなるを横にして、小型カメラの標準元々の映画ス暗室に入りフィル MY WEBSITE : www.cofinax.com/ It is actually actually possible to unearth pre-light garland. Pre-light garland is considered to be garland that has got Traditional lighting effects imprinted on the idea certainly.
[ 2014/01/28 08:06 ]
コメントの投稿




(httpや不適切な単語が含まれる場合は投稿できない場合があります)