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人工オパール「コロイド結晶」とその応用

夢ナビライブ2016名古屋会場にて収録

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オパールってどんな石?

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講義を視聴する(1分 その2)

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講義を視聴する(1分 その3)

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講義を視聴する(30分)

高校2年生 とても興味深くて面白かったです。オパールを人工で作れるということに興味を持っていましたがコロイド結晶によって医療の場でも活用出来ると知ってびっくりしました。
高校1年生 自分は高1なので、まだ習っていない事も多々あったけれど、とても興味深かった。名市大の薬学部が現段階で一番行きたい大学なので、今日きいてますます行きたくなりました。これから勉強するときに力がもっと入れそうです。ありがとうございます。
高校1年生 宝石が医療へ応用できるということは、他にももっとたくさんの物が利用できるのだろうなと、もっと身近なものにも関心を持とうと思いました。
高校1年生 生きている中で、このような話をきくことは少ないと思いますが、夢ナビにきたことによりきけたのでよかったと思う。
高校2年生 オパールの構造を初めて知りました。構造によって色が変わるのにおどろきました。
高校2年生 コロイドが身近なところにたくさんあることを初めて知った。そしてきれいなコロイド結晶が医薬にも応用できるといっていてすごいと思った。
高校2年生 まだ2年生で、くわしいことはよく分からなかったけど、例が分かりやすかったので、少しは理解できたので、また、コロイドについて勉強したら自分でも調べてみたいです。
高校1年生 オパールができる過程の話にとても興味がわきました。先生の説明がわかりやすかったです。
高校1年生 人工オパールについて初めて聞いてとても興味がわきました。
高校1年生 内容がすごく分かりやすかったです。
高校1年生 高校3年生で習う難しい内容がたくさんあったけど、少し興味が湧きました。
高校2年生 実物を見ながらの講義は、全くあきさせることがなく、とても魅力的な内容でした。
高校1年生 虹やしゃぼん玉がなんであんな色になっているのかが理解できました。内容は難しかったけど、興味が高まりました。
高校2年生 内容は難しかったけど講義がきけてよかったです。
高校2年生 粒の大きさによって光り方が変わるのがびっくりしました。
高校2年生 薬学部だけど、物理っぽい内容もあったので面白かった。
高校2年生 実物を見せてくださって、わかりやすくおもしろかったです。オパールのもとの素材は色がないというのにはおどろきました。
高校2年生 ミクロの世界の話でとてもおもしろかったです。人工で結晶をきれいに並べオパールをつくる技術は本当にすごいと思いました。
高校1年生 人工オパールとコロイドの応用はあまり生活に関係ないものだが楽しく話を聞くことができた。
高校2年生 薬学というと、タンパク質など直接に関係 在ようなことを研究しているのだと思っていたが、人体に応用できるものを学ぶことが薬学なんだと思った。
高校2年生 光によって色を変化させるということを初めて知り驚きました。また宇宙で実験をするということなので大きなプロジェクトのように感じました。
高校1年生 カメレオンもオパールもしゃぼん玉も全て同じ理由で光っていることが知れてよかった。おもしろかったです。
高校1年生 講義の内容は詳しかったのですが、最後の方がおおざっぱになってしまい少し分からない所もありました。
高校2年生 難しい話だったけど面白い話だなと思いました。
高校1年生 “コロイド”という言葉は知らなかったけれど、身近にある牛乳や墨もフロイドだということが分かりました。粒子をきれいに並べると、私たちはきれいな結晶がみえるのだなと思いました。
高校2年生 オパールが、検査に使えると思うと、様々な物が常識と異なる用途で使えると思い驚きました。
高校2年生 オパールがなぜ光るのか、その秘密がよく分かっておもしろかった。
高校2年生 貴重なお話ありがとうございました。もう少し勉強してから聞いてみたかったです。
高校1年生 今まで深くは知らなかったコロイド・オパールについてよく知ることができました。これからのこの人工オパールの技術が生活に役立つようになるのが楽しみです。
高校2年生 薬学部は薬の研究をしているだけだと思っていましたが、様々な物を研究して医学に結びつけようとしていることが分かりました。
高校1年生 人工オパールがこれからいろいろなことに応用することができることに驚きとても興味がわきました。
高校1年生 ・コロイド結晶の構造やオパールのことについて、理解することができた。
高校1年生 コロイドはいろいろなものへ変化できることがわかりました。
高校2年生 色の波についてわかった。
高校2年生 もともと光への興味があったので実際に見れて、構造や仕組みが分かり楽しかったです。
高校2年生 私には難しすぎて理解することができませんでしたがオパールについて知らなかった構造を知ることはできた。
高校1年生 いつもは考えないようなことを知ることができて良かったです。
高校2年生 オパールが高い値段で取り引きされていることの理由がよくわかりました。
高校1年生 講義内容は少し難しいものでしたが、ていねいな説明のおかげで理解することができました。とてもおもしろかったです。
高校1年生 理科への関心が深まりました。
高校2年生 オパールはもともとその色なのかと思っていたけど、粒子の羅列で光の波長で変わると知っておどろきました。
高校1年生 はじめはコロイドの人工オパールから、どのようなことが薬に関係するのか、ぜんぜんわからなかった。しかし、話を聞いて宝石からも医療に使えるものができることに感動した。面白かった。
高校1年生 オパールは普段私たちが知っているものに使われていておもしろかったです。
高校2年生 ゼリーやこんにゃくなんかもコロイドに含まれる、ということを初めて知りました。宇宙での実験の話も、今後がすごい楽しみです。
高校1年生 オパールはガラス玉でできており、その配列によって色が変化するのにおどろきました。
高校1年生 おもしろかったです!!
高校2年生 おしつぶすと色がかわるやつは魅力的で世の中にもこんなものがつくれるだと関心をもった。
高校1年生 コロイドとはどういうものなのかという基礎から教えてくださり、とても理解しやすく、興味がわきました。
高校1年生 コロイドがこんなにいろいろあるとは思わなかった。視覚に入る色と光の関係もとてもわかりやすく、勉強になりました。
高校1年生 難しい内容かなと思いましたが、分かりやすい例などを紹介しながらの講義だったのでとてもおもしろかったです。すごく、勉強になった30分間でした。
高校2年生 オパールについて興味をもちました。
高校2年生 オパールの粒子の並びかたがコロイド粒子でありコロイド粒子をコロイド結晶にしていき薬を開発していくのがよくわかりました!
高校2年生 ガソリンとオパールの光り方(?)が一緒というのに驚きました!面白かったです。
高校1年生 難しい内容ではあったが、高校生向けにわかりやすく説明してくれたので理解が高まった。薬学にも応用できるのは非常に驚いた。

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関心ワード
  • 光ファイバー 、
  • 創薬 、
  • 副作用 、
  • 触媒 、
  • 天然物 、
  • 光 、
  • 結晶 、
  • コロイド 、
  • フォトニック結晶

講義No.g002272

可能性を秘めた次世代材料「フォトニック結晶」

身近にあるコロイド

 「コロイド」という言葉を聞いたことがありますか? この定義は少し難しいかもしれませんが、「分散相と分散媒からできているもの」で、もっと簡単に言うと「直径100ナノメートル程度の微粒子(分散相)が液体など(分散媒)の中に分散したもの」です。とっつきにくいと思うかもしれませんが、意外と身近に存在するもので、墨汁、インク、牛乳などがコロイドです。溶けている粒子をコロイドというのではなく、それが分散している液体も含めて、すべてがコロイドなのです。
 最近では、コロイドを用いたフォトニック結晶が作られるようになりました。フォトニック結晶とは、光の波長程度の周期で屈折率が変化する結晶です。フォトは「光」という意味です。光の伝搬を制御できるため、光ファイバーなど、光通信技術に役に立ちます。

医療用にも使える次世代素材

 水の中に二酸化ケイ素(シリカ)の球を分散させると、コロイドができます。粒子と粒子を強く反発させると、きれいに並び、コロイド結晶ができます。粒子はそれぞれの粒子から等間隔で遠ざかろうとし、その結果規則正しく並びます。これがフォトニック結晶です。水の中にキラキラときれいな結晶が見えるのですが、振動を与えると簡単に粒子の配置が崩れてしまうので、このままでは実用に向きません。そこで高分子のゲルで液体を固め、固体にします。ゲルとは、コンニャクや寒天など、高分子が網目を作った状態の物質です。
 固体にしたことで、使い道が広がりました。加熱成長法という新しい方法を使えば、1×3cm以上の大きな結晶を作ることができます。材料として使えるようになれば光学関係の装置を作るときに役に立ちます。また、もともとが液体なので、水を入れて濃度を調節することも可能です。今後は、どの波長の光をどれぐらいの割合で吸収するかを測る「分光光度計」をコンパクトなサイズのものに改良するほか、病気の診断の試薬として使用するなど、フォトニック材料の可能性は大きく広がっていくでしょう。

関心ワード
  • 遊色効果 、
  • オパール 、
  • 虹 、
  • 光 、
  • 宝石 、
  • 色 、
  • 波長 、
  • 飾り

講義No.g002273

光が作り出す、美しい宝石

行儀よく並んだ結晶が美しさのヒミツ

 オパールという石を知っていますか? 見る角度によって、さまざまな色の光に輝くきれいな宝石です。オパールは数100ナノメートルという、小さなガラスの球がたくさん並んでできたもので、オーストラリアで多く採掘されます。自然の力でこんなものができるのか、と驚くほどの美しさです。
 オパールの成り立ちは以下のようになっています。地質的な活動が起きた熱い水の中に、球状の二酸化ケイ素が溶け込み、条件によっては規則正しく並ぶことがあります。この状態の上に、さらに岩石が降ってきて、表面を覆い、固めてしまいます。できあがったのは、やはり岩石のようなものですが、その中には二酸化ケイ素のガラス玉の結晶が規則正しく並んだ構造が作られています。これがオパールです。
 この規則正しい構造と美しい光の輝きは、大いに関係があります。光の波長と結晶の格子の面間隔がもし同じくらいなら、その特定の波長を持った光だけを反射するのです。これは“光の回折(かいせつ)”という現象です。光の波長と同じくらいの構造ができていることが大切ですが、オパールは二酸化ケイ素が規則正しく並んでいるため、角度によって結晶の格子の面間隔はさまざまです。このそれぞれが異なった波長の光をはね返します。だから、キラキラ光るのです。

波長によって色が変わる

 光は波の性質を持っています。私たちはこの波を色に置き換えて、認識しています。私たちが見る色がさまざまに異なるのは、光の波の長さ、波長が異なるからです。そして、あらゆる波長のものが、同じ分量だけ混ざっている場合は、色はなくなって、真っ白に見えてしまいます。
 オパールのように、キラキラと美しく光るものが人を惹きつけるのは、その色のせいでしょう。見る角度によって色が虹のように変わることを、“遊色効果”と言います。オパールの構造が引き起こした光の回折現象がその輝きの秘密です。もし、手に取るチャンスがあったら、じっくりと観察してください。

この学問が向いているかも 材料工学

名古屋市立大学
薬学部  教授
山中 淳平 先生

メッセージ

 高校時代は、自然科学を広く学んでほしいと思っています。物理生物、化学など、いろいろなことに興味を持ってください。それを基礎として、大学に入ってからは専門的なことを深く勉強していきます。学生時代を通して、新しいことにチャレンジしたり、何かを発見することに興味を持ったり、そんなことをいつも意識してほしいと思います。また、世の中に役立つものを作る喜びも感じてくれるとうれしいです。大きな視野でものごとを考え、さまざまな分野の事柄に興味を持つことも大切にしてください。

先生の学問へのきっかけ

 元々自然に興味があり、高校時代には宇宙などをテーマとして取り上げたブルーバックスシリーズの本を読みあさっていました。そこで科学の面白さに出会い、大学では物理学を学んだのですが、自然界の全くわからないことが、「法則」として導かれる自然科学の分野に魅力を感じて、研究の道に入りました。

大学アイコン
山中 淳平 先生がいらっしゃる
名古屋市立大学に関心を持ったら

 名古屋市立大学は、医学部・薬学部・経済学部・人文社会学部・芸術工学部・看護学部の6学部とそれぞれの研究科およびシステム自然科学研究科からなる総合大学です。
 大学の最も重要な使命は、優れた教育を通して地域および国際社会で活躍する有為な人材を育てること、すなわち「人づくり」です。知識の詰め込みではなく、自ら課題を見つけ、その解決に正面から取り組む姿勢を養うため、本学では、学生と教員の触れ合いを大切にし、演習、実習を重視する少人数教育を行っています。