よく知られている食卓塩の粒から輝くダイヤモンドまで、結晶の形成は必ずしも単純で予測可能な経路をたどるわけではありません。

ニューヨーク大学（NYU）の研究者らは、Nature Communications誌に発表した研究で、最初は不定形だった物質の塊が高度に秩序立った構造へと変化する驚くべき過程を記録することに成功した。

特に、結晶化の謎を探る過程で、これまで知られていなかった、内部に中空構造を持つ特異な棒状結晶を偶然発見し、この結晶を発見した大学院生に敬意を表して「ザンゲナイト」と名付けました。

粒子がどのようにして完璧な結晶格子に配列するかという秘密を解明するために、科学者は小さな原子を直接観察することがしばしば困難です。

NYU チームは、コロイド粒子から結晶を作成するという独創的な方法を使用しました。これらの粒子は小さいですが、顕微鏡で詳細に観察できるほどの大きさです。 「結晶化のプロセスを個々の粒子レベルで追跡できるのが利点だ」と、実験部分を率いた化学教授ステファノ・サカンナ氏は語った。

グレン・ホッキー助教授が率いる研究チームは、綿密な実験と何千もの複雑なコンピューターシミュレーションを組み合わせて、2段階の結晶形成メカニズムを解明した。

粒子は、すぐに固定された位置に定着するのではなく、通常は最初に非晶質の「群衆」に集まり、その後、再配置プロセスを経て、最終的に整然とした結晶構造を形成します。この 2 段階のプロセスにより、さまざまな結晶の形や種類が観察されます。

この二段階のメカニズムを追跡する実験中に、大学院生の Shihao Zang さんは偶然、奇妙な棒状の結晶を発見しました。

顕微鏡で詳しく調べたところ、結晶の粒子配列がはっきりしているだけでなく、長さに沿って中空の溝があることがわかった。これは、通常のコンパクトな結晶としては非常に珍しい特徴である。

1000以上の天然結晶構造のデータベースを調べても一致するものが見つからなかったため、ザング氏はホッキー氏のコンピューターモデルに目を向けた。シミュレーションにより、これが実際に完全に新しい結晶構造であることが確認されました。

「このような構造はこれまで観察されたことがなかったので驚きました」とサカンナ教授は語った。

この新しい結晶は科学的には L3S4 と名付けられましたが、研究室での議論の中で「ザンゲナイト」という名前が生まれ、シハオ・ザン氏の研究を認めてそのまま採用されました。

「現実世界をシミュレートするためにコロイド結晶を使用しましたが、予想外に自然界には存在しない結晶を発見しました」とZang氏は驚きを表明した。

ザンゲナイトの発見は、刺激的な科学的発見であるだけでなく、新たな方向性を開くものでもあります。そのユニークな中空構造は、濾過、保管、または他の材料のカプセル化の分野での潜在的な用途を示唆しています。

さらに、発見されるのを待っている新しいタイプの結晶がさらに多く存在する可能性があることを示唆しています。この複雑な結晶化プロセスに対するより深い理解は、将来の先進材料、特にレーザー技術、光ケーブル、太陽エネルギーに使用されるフォトニック材料の設計と製造においても重要な役割を果たします。

出典: https://www.vietnamplus.vn/phat-hien-loai-tinh-the-moi-he-lo-tiem-nang-ung-dung-lon-post1036086.vnp