氷と液体、その狭間で見えた新しい世界
今回の研究では、私たちが普段よく知っているはずの水が、非常に特殊な状況になると、これまで考えられていなかった不思議な動きをすることがわかりました。
研究チームは、「単結晶の固体²H NMR」という方法を使って、水分子が「前融解状態」という固体と液体が混ざった特別な状態になる様子を詳しく観測したのです。
この「前融解状態」という新しい発見は、私たちが身近に感じる水についてのイメージを大きく変える可能性があります。
例えば、水が凍る瞬間や氷が溶け始める瞬間を、今までは「固体から液体に単純に切り替わる」と考えていましたが、実はその間には、固体の性質を持ちながら液体のように動くという状態が存在していたのです。
この状態を理解することで、固体と液体の間で水分子がどのように動くのか、さらに詳しく理解できるようになります。
特に氷の表面や極小のナノ空間での水のふるまいを理解することは、非常に重要です。
たとえば、これまで謎だった「氷の上がなぜ滑りやすいのか？」という現象についても、この新しい状態の理解がカギとなって、今後さらに詳しい研究が進むかもしれません。
もちろん、今回の発見はまだ第一歩です。
今回の実験で使われた単結晶というのは、自然界の氷山や氷のかたまりと比べると、非常に特殊で小さな環境にすぎません。
そのため、今回見つかった前融解状態が、自然界で見られる氷や水にもそのまま当てはまるかどうかは、これからのさらなる研究が必要です。
しかし、それでもこの成果が非常に重要な理由は、これまで理論上や間接的な実験でしか存在が示されていなかった「固体と液体が混ざった状態」を、実際に目で見える形で確かめることができたことにあります。
いわば、理論の世界にだけ存在していた「水分子の秘密の姿」を、初めて現実に観察することができたのです。
さらにワクワクするのは、この発見が私たちの生活や技術にも役立つ可能性があるということです。
例えば、研究者たちはこの成果をもとに、「人工的に氷の構造を調整し、その中に水素やメタンなどのエネルギー源となるガスを閉じ込める材料を開発したい」と考えています。
つまり、この新しい水の状態を使って、未来のエネルギーを貯める技術につながる可能性があるのです。
参考文献
A Deep Look into the Unique Structure and Behavior of Confined Water
https://www.tus.ac.jp/en/mediarelations/archive/20250922_1128.html
元論文
Solid-State 2H NMR Analysis for Hierarchical Water Clusters Confined to Quasi-One-Dimensional Molecular Nanoporous Crystals
https://doi.org/10.1021/jacs.5c04573?urlappend=%3Fref%3DPDF&jav=VoR&rel=cite-as
ライター
川勝康弘: ナゾロジー副編集長。 大学で研究生活を送ること10年と少し。 小説家としての活動履歴あり。 専門は生物学ですが、量子力学・社会学・医学・薬学なども担当します。 日々の記事作成は可能な限り、一次資料たる論文を元にするよう心がけています。 夢は最新科学をまとめて小学生用に本にすること。
編集者
ナゾロジー 編集部
