Posted in技術・工学・物理・数学 物質・化学 生物

電解液＋パルス電圧でナノメートルの穴を開ける

重慶緑色智能技術研究院の面白かった論文は下記ですが、電解液入りのキャピラリーを好きな位置に置いてから電圧をかけてSiN薄膜やグラフェン等に狙って小さい穴をあける目的の装置です。ちゃんと動いていてすばらしいです。 http://www.cigit.cas.cn/yjycg/kyjz/202201/t20220123_6347024.html https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0024079 これは少し前に日立製作所が発表した方法の発展です。こちらは位置がどこになるかは決められません。 https://www.nature.com/articles/s…
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２次元半導体のプラズマプロセス

グラフェンのような２次元物質の仲間はいろいろあって、遷移金属と16族元素（カルコゲン chalcogen＝O,S,Se,Te。酸素以外を指すことも多い）の化合物である金属カルコゲナイドは半導体や金属など様々な物性を示すため、古くから研究がおこなわれています。昨日の重慶の研究所の論文では、プラズマを利用した２次元物質のプロセスをまとめています。 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.0c00757 半導体＋プラズマだと欠陥が生じて使えないのでは？と疑問に思いました。プラズマを使うと高エネルギー粒子が物質に衝突して化学結合を壊すので、きれいな結…
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放射性元素の応用 241Am, 63Ni, 60Co

放射性元素の応用として主なものは、トレーサーや線源です。トレーサーは、放射性同位体でC,N,O,Pなどを置き換えた化合物を用いて、その元素がどこに行ったかを追跡することで反応経路や生体分子の分離（クロマトグラフィ類似のゲル電気泳動など）に用いていましたが、やはり放射能は扱いが面倒なので、生体分子にくっつく蛍光試薬など非放射性の方法がいろいろ開発されています。安定同位体の質量分析による追跡もその一つです。今日とりあげる放射性元素は、線源として多用された241Amと63Niです。241Amは半減期432年のα線源で、煙感知器に用いられました。煙の粒子がくると散乱されて電流が減ることを利用します。6…
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PET診断で使われるフッ素同位体 18F

今日の放射性核種はフッ素同位体の18Fです（安定同位体は19F）。これは半減期110分で陽電子を放出します。陽電子放出断層写真法(positron emission tomography, PET）で使います。18Fを含むfluorodeoxyglucose を加速器→自動合成で作って注射します。 http://www.seirei.or.jp/hamamatsu/patients-info/examination/pet_Inspection/pet/index.html 合成装置や化合物、合成法の開発などは東京都の研究所の下記のページが見つかりました。楽しそうですね。他にも11C,13N,…
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43番元素のテクネチウム

今日は43番元素のテクネチウムです。原子番号が小さい（Mnの下、Reの上）にもかかわらず安定同位体が存在しません(98Tcが430万年の半減期）。これは原子核理論の難問で、すっきりとした説明は難しいようです。原子核の液滴モデルに基づく半経験式 von Weizaecker model で正しく説明できない２つのうちの１つだそうです。 https://physics.stackexchange.com/questions/40960/why-is-technetium-unstable https://en.wikipedia.org/wiki/Semi-empirical_mass_formu…
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46番元素パラジウム

今週は元素の話をしています。今日は46番元素パラジウム Pd です。これも白金族の一員ですが、周期表で白金の上なのでこれは間違えないでしょう。 水素ガスが接すると水素原子になり溶け込んで透過して反対側から分子になって出てくる不思議な性質があります。このため、水素を使う燃料電池に重要です。銀歯はパラジウムを20%含みます。また触媒としても重要です。2010年のノーベル化学賞はパラジウムを使った反応に与えられました。 問題は、この元素も偏在が著しいことで、ロシアが40-60%という高いシェアをもちます。 2014年のクリミア侵攻の際も問題になっていました。 https://10mtv.jp/pc/…
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44番元素ルテニウム

元素の話は尽きませんが、今日は44番元素ルテニウム（Ru)です。白金族元素はウラル山脈付近で産出し、白金がルーブル貨幣に使われていた関係で残渣がロシア周辺で研究されました。1827年にロシアのオサンによって単離され、ルテニウムと名付けられましたが、再現性がないため撤回されました。1844年にロシア・カザンのクラウスによって再調査され、新元素として確認されました。ウクライナ～西ロシアを表すラテン語から命名されています。王水に溶けないなど面白い性質がある貴金属で、有機金属錯体として触媒や光機能分子として研究が盛んにおこなわれています。8族で鉄の下ですが、化学的性質から「白金族」と呼ばれます。また、…
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臭素の発見者

昨日の研究所の名前に入っていた Antoine Jerone Balard バ「ら」ール(1802-1876)は、貧乏な家庭に生まれて Univ. Montpellierを卒業後、薬剤師・教師をしながら実験を続け、臭素と塩素の化学を切り開きました。出世作は、海藻抽出物からヨウ素を除くことによる臭素の発見です。臭素は美しい液体ですが、近づくと呼吸器に悪く、男性の不妊の原因になるとのことなので要注意です。Balardはこの業績でUniv. Sorbonneの教授になり、ハロゲンの研究の他に、同僚の研究室を回って議論して研究を助けたといわれています。PasteurはBalardの学生で、助手として雇…
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世界の研究所　Institute Carnort Chimie Balard Cirimat (フランス)

今週の「世界の研究所」は、フランスのInstitute Carnort Chimie Balard Cirimatを取り上げます。 http://www.carnot-chimie-balard-cirimat.fr/en/our-institute/who-are-we/ フランスやドイツの研究所は先人の名前を付けることが多く、しばしば名前が変わるのでややこしいです。今回の研究所の由来は見つけられませんでしたが、 Carnot = Nicolas Lernard Sadi Carnot, 1796-1832　熱力学第二法則 Chimie = Chemistry Balard = Antoin…
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リチウム,コバルト,ニッケル

金曜日は読書(今は M. Sandel 著 Justice）をすることにしていますが、今週はいろいろ立て込んで準備が間に合わないので、金属資源の話の続きにします。リチウムイオン電池の関係で、いろいろな元素が各国取りあいになっています。 ・リチウム　湖が干上がった場所が効率の良い鉱山になります。チリのウユニ塩湖が有名ですが、他にもあります。 https://www.his-j.com/tyo/zekkei/uyuni/ 価格はここ3年で10倍になっています。私も実験でリチウム（電池ではない）を使うので、頭が痛いです。 https://tradingeconomics.com/commodity/…