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テクノロジー

新しい宝石?見る方向や光の偏光方向によって色が変化する!レニウム(Re)を含む新物質の合成に成功

レニウムとは何か?

 レニウム(rhenium [ˈriːniəm])という物質がある。レニウムは原子番号75の元素。元素記号は Re。マンガン族元素の一つで、銀白色の金属(遷移金属)レアメタルの一種である。比重は21.0、融点は3100 °C、沸点は5800 °C(融点、沸点とも異なる実験値あり)。常温、常圧で安定な結晶構造は、六方最密充填構造 (HCP)。フッ化水素酸、塩酸には不溶。酸化力のある酸(硝酸、熱濃硫酸)には溶ける。過酸化水素や臭素水にも溶ける。原子価は+2価〜+7価。単体では最も硬い金属である。

 1925年にノダック (W. Noddack) とタッケ (I. Tacke) とベルグ (O. Berg) が発見。ライン川のラテン名 Rhenus が語源。二番目に遅く発見された天然元素である(最後に発見されたのはフランシウム)。

 この金属、実は日本人によって発見されている。1908年(明治40年)、小川正孝は43番元素を発見、ニッポニウム(nipponium, 元素記号:Np 、日本素という意味)と命名したと発表したが、後に43番元素が地球上には存在しないことが判明するとこれは取り消された。


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ゾル・ゲル状態を繰り返す、アメーバのような新物質の合成に成功!新たなタイプの分子マシンになるか?

 アメーバの動きの正体

 アメーバ(amoeba, ameba, amœba)は、単細胞で基本的に鞭毛や繊毛を持たず、仮足で運動する原生生物の総称である。また仮足を持つ生物一般や細胞を指してこの言葉を使う場合もある。ギリシャ語で「変化」を意味する αμοιβη(amoibē) に由来する。

 大型のものは1mmを越えるが、多くは10-100μm程度である。細胞内には核があるが、単核のもの、多核のものがあり、分類群によって異なる。細胞の後端には円盤形の収縮胞が一つある。

 アメーバは基本的に鞭毛や繊毛をもたないが、移動の際は細胞内の原形質流動によって、進行方向へ細胞質が流れるに従い、その形を変えるようにして動く。この運動をアメーバ運動という。この時に原形質流動によって突き出される部分を、足になぞらえて仮足(かそく)という。仮足の先端は幅広く丸くなっており、プラズマレンマという透明な層が見られる。


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子持ち銀河のブラックホールは消化不良?それでも消滅しない超巨大ブラックホールの不思議

 超大質量ブラックホール

 銀河系(天の川銀河)を含むほとんどの銀河の中心には、超大質量ブラックホールが存在すると考えられている。超大質量ブラックホール(Supermassive black hole)は、太陽の10の5乗倍から10の10乗倍程度の質量を持つブラックホールのことである。

 宇宙には我々の住む銀河系の他にも無数の銀河があり、その中にはアンドロメダ銀河やM32、M51といったおなじみの銀河も含まれている。銀河の中心部付近の恒星やガスの動きから超大質量ブラックホールの存在が確実視されているもの多くある。いわゆる活動銀河やクエーサーと呼ばれるものの大部分では、ブラックホールに落ち込むガスから放出されると考えられる大量のX線が超大質量ブラックホールの存在を示している。

 宇宙からのX線は、地球の大気に吸収されてしまうことから人工衛星で観測する必要がある。アメリカのマサチューセッツ工科大学を中心とするグループが、1970年12月ケニアから打ち上げたX線観測衛星“ウフル”によって、数々の天体を継続的に観測し、X線の発生源が中性子星や超新星の残骸、パルサーであることを突き止めた。数々の天体の中からはくちょう座X-1のX線データは不規則で激しく変化し、どのデータにも当てはまらず科学者達はブラックホールを発見する。


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木星の芸術的な画像「まるでゴッホの絵」!木星探査機ジュノーの成果、木星の環を初めて内側から撮影

 木星探査機ジュノーの成果

 ジュノー (Juno) は、NASAの木星探査機である。中規模の太陽系探査を行うニュー・フロンティア計画の一環として行われている。打ち上げは2011年8月5日。2013年10月9日には地球スイングバイによる増速に成功。打ち上げから約5年後の2016年7月5日、木星の極軌道への投入に成功、木星の組成、重力場、磁場、極付近の磁気圏の詳細な調査を行っている。

 2016年8月27日には、探査機ジュノーが初めて木星に最接近した際に木星の環を撮影している。NASAによれば木星の環は、隕石が木星の衛星に衝突した際に発生したチリによって構成されているため、土星と比べると非常に薄く、観測しづらい。

 2017年2月18日、NASAはジュノーが同年2月2日に木星の南極上空を通った際に撮影した木星の写真を公開した。観測の結果、これまで確認できていなかった極点の存在が判明。極点にある明るい楕円形の部分は、直径1000キロ・メートル級の巨大な低気圧が発達したものであることがわかった。


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まるで「ぐでたま」?アルマ電波望遠鏡がとらえた恒星最後の姿、赤色超巨星「ベテルギウス」

 アルマ電波望遠鏡

 2017年6月、アルマ電波望遠鏡が電波で観測した、赤色超巨星ベテルギウスの画像が公開された。その姿は丸い恒星のイメージからは程遠いいびつな形をしていた。この星は星としての寿命を迎えている。

 アルマ電波望遠鏡(ALMA)というと正式名は「アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)で 、標高5,000mの高地、チリ・アタカマ砂漠に建設された大型電波干渉計である。

 2002年から建設が始まり、2013年3月13日に完成記念式典が行われた。2014年6月に全てのアンテナが到着した。アタカマ砂漠に設置することが決定したのは砂漠地帯ならば水蒸気の影響を受けないため、高い周波数(短い波長)の電波の観測が可能である点である。特に、高地砂漠の場合には平野などの低地に比べて比較的高い周波数の電波の観測が容易である。


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量子コンピューターの国際会議 東京で開催!「最適化問題」を瞬時に解く「量子アニーリング」に注目

量子コンピューターの国際会議 東京で開催

 コンピューターをはるかにしのぐ計算能力を発揮すると期待されている「量子コンピューター」の最新の研究成果について話し合う国際会議が、グーグルやNASA(アメリカ航空宇宙局)など世界トップレベルの研究者が参加して、6月26日から東京で開かれた。人工知能や画期的な新薬の開発など私たちの生活にどのように影響していくのか注目される。

 量子コンピューターは従来のコンピューターが「0」か「1」の2進法で情報を表すのに対し、「0」であると同時に「1」でもあるという、電子などの極めて小さな世界の物理法則を応用することで、これまでにない超高速の計算を可能にするもの。

 実現には数十年かかるとも言われていたが、6年前にカナダのベンチャー企業が量子コンピューターのうち「量子アニーリング」と呼ばれるタイプのものを世界で初めて発売。このコンピューターを購入したNASAやグーグルが人工知能や画期的な新薬の開発などに役立つ「組み合わせ最適化問題」と呼ばれる問題で、「従来のコンピューターの1億倍のスピードで計算できた」と発表したことから、急速に研究が加速しつつある。


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台風の全容が初めて明らかに!「京」のシミュレーションで地表付近に3つのロール構造が出現

 台風の中の突風はどのようなしくみで生じているか?

 直径が約1000km の激しい大気中の渦巻である台風は、大雨や暴風・高潮・高波による被害や 塩害などを広範囲にもたらす。このうち、台風の強風は中心から数100kmの広い範囲に生じるが、台風の通過後に強風の被害を調べると決して一様ではなく、1km以下の被害域が点在している場合がある。

 1990年後半になって、そのような点在する小規模な被害域の手がかりが得られた。可搬型のドップラー・レーダーにより、台風内の地表面近くに数 100m 間隔で並ぶ水平軸を持ったロール状の渦構造があることがわかってきた。

 このような台風の地表面付近の微細構造は、突風の原因となるだけでなく、地表面(海面)と上空の大気との間の、熱や水蒸気、運動量の交換を通して台風の構造や発達にも影響するため、その理解は防災上も気象学的にも重要だ。


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いよいよ宇宙ビジネス時代到来!日本の民間衛星、インドで打ち上げ成功!宇宙旅行や宇宙輸送、宇宙資源など

日本の民間衛星 インドで打ち上げ成功

 日本の民間企業が本格的に宇宙ビジネスに参入しようと開発した超小型衛星が6月23日、インドのロケットで打ち上げられ、軌道の投入に成功した。軌道の投入に成功したのは、大手精密機器メーカーのキヤノンが開発した大きさおよそ50センチほど、重さ60キロほどの超小型衛星。

 この超小型衛星はインド政府のロケットに搭載され、日本時間6月23日午後1時ごろ、インド南部のアンドラプラデシュ州スリハリコタにある宇宙センターから打ち上げられた。

 ロケットには、日本のほかドイツなど14か国から依頼を受けた超小型衛星とインドの観測衛星の合わせて31機も搭載され、総重量は955キロになった。


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かつて火星には海があり温暖な大気に包まれていたが、磁場がなく太陽風の影響で大気が流出したらしい

 火星探査機メイブンとは何か?

 メイブン(MAVEN)は、NASAの火星探査計画及びその探査機の名称。探査機を火星に送り込み、火星の大気とその宇宙への流出の進展について研究を行う。MAVEN計画の主要計画者はコロラド大学ボルダー校宇宙大気物理研究室のブルース・ジャコスキーである。

 NASAのマーズ・スカウト計画によって立ち上げられたもので、同計画自体は2010年に中止されたが、フェニックスとMAVENの2機は終了前に開発が決定していたために継続が決められた。マーズ・スカウト計画は予算を4億8500万USドル以内に収めることを目標にしている。2008年9月15日、NASAはMAVENをマーズ・スカウト計画の一端として2013年のミッションに選択したと発表した。MAVENは合計10機の提案のうちの一台であり、最終選考でもう1台のライバル機に勝って選択された。


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世界初!アルマ電波望遠鏡が、巨大な「赤ちゃん星の成長」 を観測!原始星から噴き出すアウトフローが鮮明に

 恒星の一生とはどんなものだろう?

 恒星の誕生から最後までに起こる構造の変化は恒星進化論(stellar evolution)という理論にまとめられている。

 恒星進化論においては、恒星を生物になぞらえてその誕生から最期までを恒星の一生とし、幼年期の星、壮年期の星、老年期の星、星の死といった用語を用いる。恒星進化論の中で用いられている進化も生物になぞらえた言葉であるが、生物の進化とは異なり、世代を超えた変化ではなく恒星の一生の中での変化を表している。

 恒星は自分自身の重力があるので常に収縮しようとする。しかし、収縮すると重力によるポテンシャルエネルギーが熱に変わる。また充分に高温高圧になれば核融合反応が起こり熱が発生する。これらの熱によってガスの温度が上昇すればガスは膨張しようとする。このようにして収縮と膨張が釣り合ったところで恒星は安定している。重力と核融合によるエネルギーを使い果たすと、恒星は収縮をとどめることができず最期を迎えることになる。


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近海(房総半島沖)にレアメタル含む岩石(CRC)を大量発見!掘削技術開発で資源貧国から資源大国に

 レアアースとレアメタルの違い

 「レアメタル」と「レアアース」はよく似た言葉だ。レアメタルは長年にわたり経済界で使われてきたメジャーな言葉で、一般的にも知られています。レアアースの方は、2010年に発生した中国との尖閣諸島領有をめぐる事案で知ったという人が多い。

 「レアメタル」(rare metal)は、定義が厳密に決まっていないが、希少性の高い金属類のことで、1980年代に通商産業省(現在の経済産業省)が47種の元素をレアメタルとして指定したのが、ひとつの目安になる。この47種に加え、現在ではイリジウム、ロジウムなどもレアメタルと考えられている。

 「レアアース」(rare earth)は、「希土類元素」と訳されるが、1974年に、フィンランドの科学者が当時未知だった酸化物をこう名付けた。したがって化学の用語である。17種の元素であり、これはすべて通商産業省が指定した47種の「レアメタル」元素の中に含まれている。つまり、レアアースは、レアメタルの一部なのだ。


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2次元で世界最高強度の物質「グラフェン」を、3次元に転換成功!宇宙エレベーターなど実用化へ前進か

 グラフェンとは何か?

 グラフェン (graphene) とは、1原子の厚さのsp2結合炭素原子のシート。炭素原子とその結合からできた蜂の巣のような六角形格子構造(ハニカム状)をとっている。

 グラフェンが3次元的に積層した結晶がグラファイト(黒鉛)で、鉛筆の芯にも使われる身近な物質だ。層間の結合は弱いファン・デル・ワールス力なので、グラファイトは劈開性に富み、鉛筆で線が描けるのはそのため。

 グラフェンの炭素間結合距離は約0.142 nm。炭素同素体(グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレンなど)の基本的な構造である。ダイヤモンド以上に炭素同士の結合が強く、平面内ではダイヤモンドより強い物質と考えられている。物理的にもとても強く、世界で最も引っ張りに強い。熱伝導も世界で最も良いとされ、電気の伝導度もトップクラスに良い物質である。


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NASA、太陽“かすめる”探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」を投入!炭素複合素材を盾に灼熱の世界へ

 太陽とはどのような天体か?

 私たちは太陽についてどのくらい知っているだろう?

 太陽の半径は約70万kmであり地球の約109倍に相当し、質量は地球の約33万倍にほぼ等しい。平均密度は水の1.4倍であり、地球の5.5倍と比べ約1/4となる。太陽系の全質量の99.86%を占め、太陽系の全天体に重力の影響を与える。太陽は属している銀河系の中ではありふれた主系列星の一つで、スペクトル型はG2V(金色)である。

 太陽の推測年齢は約46億年で、中心部に存在する水素の50%程度を熱核融合で使用し、主系列星として存在できる期間の半分を経過しているものと考えられている。人類は太陽を通じて核融合反応を発見したが、地球上での核融合反応にはまだ成功していない。


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日本版GPS衛星「みちびき」打上げ成功!スマホでも利用GPSの仕組みとは?誤差がわずか数センチに

 日本版GPS衛星「みちびき」を打ち上げ成功

 スマートフォンやカーナビなどで利用されている、位置情報システムの性能を飛躍的に高める日本版GPS衛星の「みちびき」が、6月1日午前9時17分、鹿児島県の種子島宇宙センターからH2Aロケットの34号機で打ち上げられた。「みちびき」は、打ち上げのおよそ29分後、午前9時46分ごろに、高度275キロ付近で切り離された。

 日本版GPS衛星の「みちびき」は、アメリカのGPSと同じように、スマートフォンなどの携帯端末で位置情報を得られる衛星で、1つの機体が1日あたり8時間程度、日本付近の上空にとどまる特殊な軌道を飛行する。

「みちびき」は、今回も含めて、ことし中に合わせて3機が打ち上げられる計画で、7年前に試験的に打ち上げられた1機と合わせて、4機体制が整えば、常に1機以上が日本付近の上空を飛行するようになり、来年の春にも実用化する予定だ。


 

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NTT、"マクスウェルの悪魔"の再現に成功!熱ノイズを巧妙に利用したトランジスタで電流が流れる

 マクスウェルの悪魔とは?

 マクスウェルの悪魔(Maxwell's demon)とは、1867年ごろ、スコットランドの物理学者ジェームズ・クラーク・マクスウェルが提唱した思考実験、ないしその実験で想定される架空の、働く存在である。マクスウェルの魔、マクスウェルの魔物、マクスウェルのデーモンなどともいう。 分子の動きを観察できる架空の悪魔を想定することによって、熱力学第二法則で禁じられたエントロピーの減少が可能であるとした。 熱力学の根幹に突き付けられたこの難問は1980年代に入ってようやく一応の解決を見た。

 結論からいうと、それは「マクスウェルの悪魔は存在しない」というものだった。熱自体はエネルギーとして認められているものの、一度混ざってしまったお湯を熱いお湯と、ぬるいお湯に分けることなど普通は不可能だ。熱の正体は分子の運動量の大小に置き換えられるが、運動量の大きな分子だけを選り分けることができれば、熱いお湯をつくり出すことができる理屈だが、個々の分子の運動量を測定して、選り分けるのにエネルギーを必要とするからだ。そんな、永久機関のような「マクスウェルの悪魔は自然界に存在しないだろう」と考えられていた。


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永世中立国「スイス」では核シェルター100%!「日本」はわずか0.02% 平和を守る意識なし?

 文章に問題が多い日本国憲法

 この国にいると頭がおかしくなりそうになるのは私だけだろうか。去る5月3日憲法記念日。安倍晋三首相が憲法改正に向け驚くべき発言をした。2020年の施行を目指し、憲法9条を変えずに自衛隊の存在を明文化する案を提唱したからだ。

 安倍首相は5月9日の参院予算委員会で、自衛隊について「政府としては合憲だという立場は揺るがない」としながらも、「憲法学者の多くの方々が、7割、8割の方々が違憲と言っていてその記述は教科書の中にもある」ため、状況を変えることが「私たち世代の責任ではないか」と述べた。

 安倍首相は5月3日、読売新聞朝刊に掲載されたインタビューと改憲派団体の主催したフォーラムに寄せたビデオメッセージで、20年の改正憲法施行を目指す考えを表明。具体的な対象として9条を挙げ、戦争放棄をうたった1項、戦力の不保持を定めた2項は残したまま、「自衛隊を明文で書き込む」案を示した。首相は改正をめぐる発言は、党総裁としてのものだとしている。


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月面走破へ!HAKUTOの挑戦、賞金総額3000万ドル(約30億円)の月面レースに勝利できるか?

 民間による月面無人探査プロジェクト

 日本の技術を結集した月面車を製作し、月面を縦横無尽に走らせたい。そんな夢に向かって取り組んでいるグループがある。その名は「HAKUTO」。

 HAKUTOは、Google Lunar X Prize(グーグル・ルナ・エックスプライズ,略称GLXP)に参加している。このコンテストは、Xプライズ財団によって運営され、Googleがスポンサーとなり開催されている民間による最初の月面無人探査を競うコンテストの名称である。

 2004年に民間による最初の「有人弾道宇宙飛行」を競うコンテストAnsari X Prizeが開催された。このコンテストではスペースシップワンが高度100kmの有人宇宙飛行に成功し、賞金1,000万ドルを獲得した。


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「分子の車」で世界初のカーレース!生物体内は分子マシンでいっぱい可能性は無限大

 「分子の車」フランスで世界初のレース

 物質のもとになる分子を組み合わせてできた、大きさが100万分の1ミリという「分子の車」による世界でも初めてのレースが、日本時間の4月28日夜からフランスで開かれ、日本やアメリカなどから合わせて6チームが出場した。

 分子を組み合わせて機械的な動きをする極めて小さな物質を作る「分子機械」の分野は将来的にものづくりを根底から変える可能性があると注目され、今回のレースが研究発展の大きなきっかけになると期待されている。

 「分子の車」による世界でも初めてのレースは、日本時間の4月28日午後6時からフランス南部のトゥールーズにある国立の研究機関で開かれ、日本からは茨城県つくば市にある物質・材料研究機構のチームが出場した。


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「空飛ぶ車」発売!電気自動車+電気飛行機+自動運転でスマート・スタイリッシュ・セーフティー(3S)な運用を目指す

「空飛ぶ自動車」発売、課題は大衆化

 空飛ぶ自動車がいよいよ実現する。日本では土地が狭いので公道を走ったり、空を飛んだりすることはまだまだ先になるのだが、欧米のモデルをみるとずいぶんスマートで恰好よくなった。これなら乗ってみたいと思う。

 そう思うようになったのはやはり、電気自動車や電気飛行機、そして自動運転技術が進化したからだろう。ガソリンなどの化学燃料が主体だと、内燃機関や燃料自体の重さで重量が増してしまう。これが電気で動くとなると、モーターと電池だけで動くので軽くて済む。自動運転が進めば飛行機の免許も必要なく空を飛べるようになる。

 かつて ヘンリー・フォードは言った。「飛行機と車を組み合わせた乗り物は実現する。笑うかもしれないが、本当だ」。「私の言葉を覚えておけ」自動車の大量生産方式の生みの親だった彼は、1940年にこう予言した。自ら「空飛ぶ自動車」の開発に着手したものの、成功を見届けられないままこの世を去った。


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超未熟児向け「人工子宮」の開発に成功!ヒツジ胎児が正常発育、羊水環境は発育に不可欠

 未熟児とは何か?

 未熟児(みじゅくじ)とは、早産などで出生時の体重が2500g未満の低出生体重児のことである。しかし、妊娠高血圧症候群による子宮内発育遅延の場合など、出生体重が小さくても在胎週数が長い場合、出生した児は「未熟」とはいえない。 「未熟」というためには呼吸機能、哺乳能力、神経学的所見など児に備わった生命機能が、胎外での生活に十分適応できるかどうかを評価すべきだからである。

  このため、現在は「未熟児」という用語は正式の医学用語としては用いられず、「早産児」「低出生体重児」などと区別してこれらの用語を組み合わせて用いている。心肺機能をはじめとする循環器系の疾患や口唇口蓋裂を伴っている場合も多く、これがもとで発育が遅れたり、言語の習得に障害となる場合があるので、未熟児センターや小児専門病院において継続的に加療を行うことが多い。

 無事に成長した未熟児の中でこれまで世界で最も小さかったのは、2004年にイリノイ州で260gで生まれた女の赤ちゃんである。また、世界で2番目、日本で最も小さかったのは、2006年10月に慶應義塾大学病院で、妊娠25週目に265gで生まれた女の赤ちゃんである。


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