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
登録不要無料視聴できます!
▶ 第1話を無料視聴する
閉じる
この講義の続きはもちろん、
5,000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
水滴にみる表面張力の分子起源とその制御について考える
教養としてのナノテクノロジー(9)水とナノテクノロジーの関係
地球を地球たらしめるもの、それが「水」である。水は他の物質と比較してもその性質は特異だ。その理由は、水の熱的性質と強力な表面張力にある。前者はナノスケールで起こる「水素結合」、後者はナノスケールでの制御である「界面活性作用」をそれぞれキーにして、水とナノテクノロジーの関係を考察する。(全10話中第9話)
時間:9分26秒
収録日:2021年3月29日
追加日:2021年9月16日
≪全文≫

●水の存在による地球と月の違い


 皆さん、こんにちは。東京理科大学の由井宏治です。本日は「水滴にみる表面張力の分子起源とその制御のマルチスケールサイエンス&テクノロジー」のお話をしたいと思います。

 われわれ生命の住む水の惑星である地球は、青い海と白い雲に覆われています。その正体は、皆さんもご存じの通り「水」です。

 一方で、地球の傍らを回る月には海も雲も存在しません。ここでいきなりクイズですが、そのような月における昼と夜の面との温度差はどのくらいになるでしょうか。

 月の太陽からの距離は地球とほぼ同じにもかかわらず、昼と夜の温度差は約300度近くになるといわれています。

 一方の地球は、水、すなわち海流や大気による熱吸収・反射・循環などにより、平均気温は約15度に保たれ、昼夜・年間を問わず、極端な温度差の発生を防いでいます。


●水の面白さのキーは「水素結合」


 地球上において、液体として存在する「水」の面白さの1つとして、熱を加えて温めてもなかなか気化しないという性質があります。スライド内の表に、代表的な液体の沸点や気化熱を比較しています。水は同族の硫化水素に比べて圧倒的に沸点が高く、また気化させるのに、大変多くの熱量を必要としていることが分かります。このような液体の水における特徴的な熱的性質を決定づけるのがナノメートルスケールで働く力、すなわち「水素結合」です。

 それでは水素結合とは、どのような力なのでしょうか。水分子、すなわちH2Oは、電気的には全体として中性ですが、酸素原子が水素原子より電子を強く引き付けることや、酸素側に結合に関与できる電子のペアを2つ余裕に持っていることから、ナノメートルスケールで正電荷と負電荷に空間的な偏りが生じています。

 この空間的な電荷の偏りによって、1ナノメートルの約3分の1~4分の1の距離で、水素原子を介して水分子同士が引きつけ合っています。これが水素結合です。

 しかし実際には、このような静電的な引力だけでは、水のさま...

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
「科学と技術」でまず見るべき講義シリーズ
エネルギーと医学から考える空海が拓く未来(1)サイバー・フィジカル融合と心身一如
なぜ空海が現代社会に重要か――新しい社会の創造のために
鎌田東二
五島列島沖合の海没処分潜水艦群調査(1)目的と潜水艦史
海底に突き刺さる旧日本海軍の潜水艦「伊58」を特定!
浦環
「宇宙の創生」の仕組みと宇宙物理学の歴史(1)宇宙の階層構造
「宇宙の階層構造」誕生の謎に迫るのが宇宙物理学のテーマ
岡朋治
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
巨大地震予知の現在地と私たちにできること(1)地震予知研究と前兆すべり
地震予知に挑む!確かな前兆現象を捉える画期的手法とは
梅野健
ChatGPT~AIと人間の未来(1)ChatGPTは何ができて、何ができないか
ChatGPTは考えてない?…「AIの回答」の本質とは
西垣通

人気の講義ランキングTOP10
内側から見たアメリカと日本(1)ラストベルトをつくったのは誰か
日本でも中国でもない…ラストベルトをつくった張本人は?
島田晴雄
エネルギーと医学から考える空海が拓く未来(3)医療の大転換と日本の可能性
近代医学はもはや賞味期限…日本が担うべき新しい医療へ
鎌田東二
何回説明しても伝わらない問題と認知科学(3)認知バイアスとの正しい向き合い方
知ってるつもり、過大評価…バイアス解決の鍵は「謙虚さ」
今井むつみ
「宇宙の創生」の仕組みと宇宙物理学の歴史(1)宇宙の階層構造
「宇宙の階層構造」誕生の謎に迫るのが宇宙物理学のテーマ
岡朋治
徳と仏教の人生論(1)経営者の条件と50年間悩み続けた命題
宇宙の理法――松下幸之助からの命題が50年後に解けた理由
田口佳史
経験学習を促すリーダーシップ(1)経験学習の基本
成長を促す「3つの経験」とは?経験学習の基本を学ぶ
松尾睦
『「甘え」の構造』と現代日本(2)日本人の自責意識と自由の限界
「Thank you」か「I am sorry」か…日本人の癖とは?
與那覇潤
歴史の探り方、活かし方(1)歴史小説と史料探索の基本
日本は素晴らしい歴史史料の宝庫…よい史料の見つけ方とは
中村彰彦
デカルトの感情論に学ぶ(1)愛に現れる身体のメカニズム
デカルトが注目した心と体の条件づけのメカニズム
津崎良典
AIとデジタル時代の経営論(6)暗黙知と判断力
AIは「暗黙知・常識に基づく高度な判断」が不得意
一條和生