教養としてのナノテクノロジー
この講義シリーズは第2話まで
登録不要で無料視聴できます!
第1話へ
▶ この講義を再生
この講義の続きはもちろん、
6,000本以上の動画を好きなだけ見られる。
スキマ時間に“一流の教養”が身につく
まずは72時間¥0で体験
(会員の方に広告は表示されません)
マルチスケール解析を使うとどんなことが分かるのか
教養としてのナノテクノロジー(7)マルチスケール解析と応用<後編>
マルチスケール解析を使ってどのようなことが分かるのか。水分子の散乱から気泡のマルチスケール構造まで、豊富な応用例をもとにマルチスケール解析の使い方を解説していく。こうした事例から分かるのは、異なるスケール間の現象をつなげていくことによって初めてナノスケールの発見が生かされるということだ。(全10話中第7話)
時間:9分44秒
収録日:2021年3月29日
追加日:2021年9月2日
≪全文≫

●応用例1:水分子の表面散乱


 例えば、(マルチスケール解析において)どんなことをやっているかというと、バルクでいえば先ほどお話ししたことですが、表面に分子が当たるとどのように散乱していくかということです。人工衛星を上げて、人工衛星の表面をうまくコーティングをしておけば、向こう側から飛んできた分子がうまく弾かれていきます。そうすると、そこのエネルギー交換がすごく小さくなるので軌道に長く留まることができるようになるという議論があります。

 それがどうなっているかを表したのが下のグラフです。いろいろと解析すると、水分子がグラファイトに当たったときとシリコンに当たったときでは、実は反射の仕方が違うということが分かります。それを使って、先ほどのボルツマン方程式を解くというプロセスが1つ入ります。


●応用例2:水と界面の接触面積


 それからもう1つとしては、分子動力学を使って水と界面の間の構造がどうなっているかが分かります。これはつまりその接触面積を考えるということですが、水と界面の間のポテンシャルが強いと、丸い形からべたっとした形に変わっていくというのが計算できるようになります。

 これをうまくモデルにしておくと、表面上の水分子の挙動を連続体として計算するときに非常に役に立ちます。


●応用例3:燃料電池のマルチスケールシミュレーション


 こうしたプロセスをいっぱいやっておくと、例えば最近いろいろなところで議論されている燃料電池のマルチスケールシミュレーションということができるようになるというわけです。

 このように、量子力学を使ってポテンシャル関数を計算して、そこで第一原理的にどういう化学反応が起きるのかを計算します。さらにもう少し大きいところでは、燃料電池の中の構造をどのように分子が動いていくか、水がどのように拡散していくかを計算できるようになります。

 そうすると、燃料電池の中で電気がどう起きてくるかということをフルでシミュレーションできるようになります。最初から連続体でこんなシミュレーターをつくろうとしても、それはできません。量子力学からスタートして、合理的に連続体にもっていくことでできるようになるの...

スキマ時間でも、ながら学びでも
第一人者による講義を1話10分でお届け
さっそく始めてみる
(会員の方に広告は表示されません)
「科学と技術」でまず見るべき講義シリーズ
進化生物学から見た「宗教の起源」(1)宗教の起源とトランス状態
私たちにはなぜ宗教が必要だったのか…脳の働きから考える
長谷川眞理子
知能と進化(1)知性と身体性
AI、ディープラーニングとは…知能と身体性は不可分か?
長谷川眞理子
水から考える「持続可能」な未来(1)気候変動の現在地
最悪10メートル以上海面上昇…将来に禍根残す温暖化の影響
沖大幹
社会はAIでいかに読み解けるのか(1)経済学理論の役割
AIやディープラーニングによって社会分析の方法が変わる
柳川範之
IoTとは何か~モノのインターネットの本質(1)TRONは究極の「縁の下の力持ち」
坂村教授が開発したTRON―知られざる世界標準
坂村健
知性の進化と科学技術文明の未来(1)ヒトは本当に賢いか
なぜ人類は進化できたか?…5つの環境要因と脳の発達
長谷川眞理子

人気の講義ランキングTOP10
『万葉集』と律令社会~官僚の心得と歌宴(1)国守・大伴家持と地方社会の日常
『万葉集』でわかる奈良時代の貴族と地方豪族の関係と日常…歌人・大伴家持の歌に秘められた国守時代の苦労話
上野誠
『「甘え」の構造』と現代日本(1)「甘え」のインパクト
「甘え」は現代においてダメなものなのか…名著『「甘え」の構造』への2種類の誤解とは?
與那覇潤
編集部ラジオ2026(36)宮脇淳子先生「満洲史」講義の要点
【10min解説】「満洲史」はタブー?…そこから見えてくる教訓とは?
テンミニッツ・アカデミー編集部
『オデュッセイア』で読み解く神話の秘密(1)物語の構造を読み解くおもしろさ
『オデュッセイア』の面白さの秘密を神話の構造から読み解く…なぜ波乱万丈の神話が人間の創作の源泉になったか
松村一男
現代人に必要な「教養」とは?(1)そもそも教養とは何か
教養とは…本質を捉える知、他者を感じる力、先頭に立つ勇気
小宮山宏
小澤開作と満洲事変・日中戦争(1)少年時代の苦労と五族協和の夢
満洲で「五族協和」に命を懸けた小澤征爾の父・小澤開作
小澤俊夫
高齢者のフレイル・認知症とその予防対策(5)サルコペニア・フレイル対策
認知症予防にはどんな食事がいいのか?鍵はビタミンDの充足
小川純人
「満洲」から考える日本とアジア(1)「満洲」を知る意義とは
「満洲史」はなぜ現代日本でタブー視されるのか?…王道楽土の夢とアヘンなどの裏面から見えてくる現代への教訓
宮脇淳子
教養としての「ユダヤ人の歴史とユダヤ教」(1)ユダヤ人とは誰のことか
ユダヤ人とは?なぜ差別?お金持ち?…『ユダヤ人の歴史』に学ぶ
鶴見太郎
営業の勝敗、キリンの教訓(1)やる気のない社員になる理由
なぜ「やる気のある社員」が日本では6%しかいないのか?
田村潤