1. サイエントーク
  2. 98. 量子ドットって何?古代か..

ノーベル化学賞で話題になった「量子ドット」って何?なんでノーベル賞なの?すでに世の中にも出てきている?ガリガリになったアイスの見え方も変わる?

遅ればせながら今年のノーベル化学賞について、私たちなりに嚙み砕いておしゃべりしてみました。


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📚参考文献

The Nobel Prize in Chemistry 2023

Chem-Station【速報】2023年ノーベル化学賞は「量子ドットの発見と合成」へ!

2023年ノーベル化学賞について分かりやすく解説!『量子ドットの発見と合成』

QUANTUM DOTS – SEEDS OF NANOSCIENCE The Nobel Committee for Chemistry

広色域が魅力「量子ドットディスプレイ」について

量子ドットのしくみ

量子ドットとは MERCK

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サマリー

漁師ドットは、直径が2から10ナノメートルのすごく小さな粒子で、化合物が数十個集まって一つの漁師ドットになります。漁師ドットの集まりを見るとき、サイズが変わると色も変わって見えることがあります。古代から伝わるステンドグラスや古いアイスクリームに使われている粒子は、その粒子のサイズによって色が変わる量子ドットというものであることが最近わかり、ノーベル化学賞につながっています。量子ドットの発見と粒子ドットの研究により、物質の色や光の吸収が変わることがわかり、漁師ドットという技術が開発されました。これにより、さまざまな色の照明や薄いモニターが可能になり、今後さらなる応用が期待されています。量子ドットは、水族館の水の色を変えるだけでなく、ガンの検出や触媒としても利用されるなど、さまざまな応用が期待されています。量子ドットはまだ研究の段階ですが、将来的には身近な生活にも関わってくるかもしれません。

漁師ドットの定義とサイズの変化
スピーカー 2
サイエントークです。
レンです。
スピーカー 1
エマです。サイエントークは、研究者とOLが科学応援のためっぽく語るポッドキャスト番組です。
スピーカー 2
ハリーポッターで出てくるさ、新聞の写真が喋りますみたいなのあるじゃん。
スピーカー 1
ああ、絵も動くよね。
スピーカー 2
そう、絵も動いたり、本の中のイラスト動いたりとか。
あれ作れると思います?魔法なしで。
スピーカー 1
魔法なしで。
スピーカー 2
リアルで。
スピーカー 1
なんか、デジタルだったらできるよね。
画面になってて、その画面の中の絵が動くとかだったらできるよね。
スピーカー 2
まあ、言ったらペラペラのモニターつけますみたいな。
スピーカー 1
そうそう。
スピーカー 2
でもさ、一昔前だったらさ、そんな絶対無理って思われてたと思うよ。
だってテレビなんてでっかいし。
スピーカー 1
そうだね、めっちゃ分厚かったもんね。
スピーカー 2
そうそう、分厚いし、今どんどんモニター薄くなってるじゃん。
で、折りたためる画面とかも出てきてますけど。
スピーカー 1
ああ、そうだね。
スピーカー 2
で、そういう新聞というか、ペラペラなモニターみたいなやつで最新の技術って知ってます?
スピーカー 1
うん、知らないです。
知らない?
スピーカー 2
めっちゃ薄いの?
薄いし、超色鮮やかみたいなやつがあって、
それが今年のノーベル科学賞に関係してるんですよ。
量子ドットっていうものなんだけど。
スピーカー 1
量子ドット。
スピーカー 2
聞いたことある?
スピーカー 1
ない。
スピーカー 2
すごいそうじゃん。
スピーカー 1
すごいそう。
ミクロな感じがするね。
スピーカー 2
ミクロな感じがするじゃん。
スピーカー 1
ミクロな感じでドットいっぱいあって、絵作るのかなみたいな。
スピーカー 2
ああ、量子レベルとドットがあってみたいな。
スピーカー 1
分かんない。
スピーカー 2
みたいな感じかなって思うじゃん。
まあまあでもそういうわけではないんだけど。
量子ドットっていうものがあって、
それがもう今すでに超高級テレビとかには実用化されてるような技術なんですけど。
ノーベル賞を取るくらいなんで、すごい技術なんですよ。
なんで今回はちょっとその量子ドットについてしゃべってみようかなと。
スピーカー 1
はい、お願いします。
スピーカー 2
科学ニュース最近ちょっとサボってるんで。
スピーカー 1
何回目ですか?科学ニュース。
スピーカー 2
ちょっともう分かんないけど。
スピーカー 1
3回目くらいからまだ。
スピーカー 2
特別編ってことで、たまに自事ネタやろうかなと思って。
スピーカー 1
はじめは月日とか言ってましたけどね。
スピーカー 2
だけど、量子ってもう科学誌編で言うともうゴールのゴールみたいな感じなんだよ。
本当に。
確かに。
いつかは出てくるんだけど、ちょっとその先取りも兼ねて。
そうですね。
あとそもそも量子って何とか、
なんでこのノーベル賞取ったの?みたいな。
何がすごいの?みたいな話をね、ちょっとどうしても今やりたくなっちゃって。
スピーカー 1
お願いします。
スピーカー 2
まあだいぶ遅いんですけどね、発表されてから。
10月にノーベル賞発表されて、
漁師ドットの色の変化
スピーカー 2
ちょっとだいぶ時間が経ちましたけど、ちょっと扱ってみようかなと。
スピーカー 1
じゃあその話の中で、さっきのペラペラのモニターみたいなのも出てくるの?
スピーカー 2
結果としてそういうのにも使えますよってことだね。
スピーカー 1
さっきのペラペラのモニターが何ミリぐらいの厚さなのかが気になって。
スピーカー 2
厚さ?
スピーカー 1
普通に紙ぐらいの厚さなのかな?
スピーカー 2
でもね、もう印刷するみたいに使えたりするレベル。
スピーカー 1
すごい。
スピーカー 2
らしいですよ。
まあちょっと電気とか流したりとか、そういうのは必要なんだけど。
スピーカー 1
じゃあ紙になるのかな?本みたいになるのかな?
スピーカー 2
もう塗ったり出来たりもするらしいよ。
塗ったり?
スピーカー 1
塗る?
スピーカー 2
うん。だからプリンターだからさ、ほんとに。
スピーカー 1
あ、そうなの?
スピーカー 2
みたいなのにも使えるんじゃないかっていう。
スピーカー 1
えーすごいね。
スピーカー 2
ほんとに新聞とかにできそうじゃん。
うん、できそう。
まだそこまでは行ってないんだけど、そういうね、可能性を秘めてる技術ってことで、ちょっと紹介してみます。
じゃあ最初にこれ、漁師。
スピーカー 1
うん。
スピーカー 2
何ですか?漁師ってそもそも。
スピーカー 1
漁師?何でしょう?言われてみたらよくわかんないですね。
なんか、めっちゃ小さくて、なんかちょっとぼやっとしてるみたいなイメージ。
スピーカー 2
ぼやっとしてる。あーまあでもあってるね、そんな感じ。
スピーカー 1
あの、なんか古典力学と反対みたいな印象がある。
スピーカー 2
あーそうそうそう。
スピーカー 1
ぼやけてる。
スピーカー 2
ぼやけてる。
定義的には、流氏と波の性質を持った、すごいちっちゃいものっていう、その単位が漁師っていうものなんだけど、
例えば身近なもの、何でもいいんだけど、リンゴがあって、リンゴめっちゃズームしたら原子からできてるわけじゃないですか。
その原子をさらにズームしたら原子核と電子ってものがあって、
じゃあ原子核っていうのをさらにズームしたら陽子と中性子があって、
さらにズームしたら素粒子みたいなのが出てくるわけじゃないですか。
で、この陽子とか中性子も漁師の一つ。
で、素粒子も漁師の一つ。漁師って結構意味として幅広いよね。
で、電子も漁師っていう、ざっくりものをめっちゃちっちゃく見た、そのちっちゃい粒の単位というか、そういうのは漁師なんですよ。
電子とか原子核とか。
スピーカー 1
で、一番大きいのが陽子とか中性子とか?原子にはいかない?
スピーカー 2
いや、原子そのものを漁師の一つっていうこともある。
スピーカー 1
で、一番大きいのは原子?
そうだね。
原子でもあり、陽子、中性子、電子でもあり、素粒子でもある。
スピーカー 2
そうそう、その辺が粒子と波の性質をどっちも持ってるちっちゃい物質とか、あとエネルギーの単位っていうので、割と意味としては広いんですよ。
だから原子サイズの世界の話は、さっき言った古典理学というか、普通のもの投げます、ここに落ちますみたいなのでは説明できない場合がある。
っていうのが漁師の理学とかなんですけど。
当たり前なんだけど、この辺って結構科学が発展しないと観測もできないレベルの話なんですよ。小さすぎてね。
だから漁師ドットってむちゃくちゃ最先端層の名前じゃないですか。
スピーカー 1
確かに。
スピーカー 2
超最近できましたみたいな。
漁師をコントロールできますみたいなイメージを受けるね。
でも漁師ドットっていうものを人間が使い始めたのは古代文明からって言われてます。
スピーカー 1
漁師ドットって最新のテクノロジーの名前じゃないの?スマホみたいなさ。
スピーカー 2
そういうわけじゃない。
スピーカー 1
そういうわけじゃなくて。
スピーカー 2
ちょっとなんで漁師ドットっていうものが。
スピーカー 1
技術の名前とかじゃなく?
スピーカー 2
じゃないんだよね。今は最初に言ったテレビとかに使える素材の名前だと思ったより。
スピーカー 1
今は素材の名前。
スピーカー 2
そうそう。ちっちゃい粒なんだけど確かに。そういうちっちゃい粒が大昔から使われてました。
それは何でしょうと言ってもめっちゃ難しいんだけど。
スピーカー 1
人間が作り出したの?
スピーカー 2
人間が作ってる。
スピーカー 1
漁師ドットが何かよく分かってないから、ちょっと分かんないな。古代から何でしょうって言われても。
スピーカー 2
そっか、話す順番があるか。
漁師ドットって何かと言うと、漁師のドットっていうよりかは、定義としては直径が2から10ナノメートルくらいのすっごいちっちゃい粒子のことで、
主に金属を含む化合物とかが数十個集まって、一個の漁師ドットになってるみたいなものの名前なんだよね。
だから別に漁師サイズのドットではないっていう感じ?
スピーカー 1
そうだね、だって漁師で一番、漁師というカテゴリーの中で一番大きいのは原子だけど、化合物の方が原子よりでかい。
その化合物が数十個集まってできたものが漁師ドット一個だったら、漁師ドットの方が漁師よりも全然でかい。
スピーカー 2
そうそうそうそう。じゃあ何で漁師ドットっていうのかというと、漁師力学で説明するドットだから、漁師ドットっていうことなんですよ。
スピーカー 1
じゃあ波としての性質も出てくるみたいな?
スピーカー 2
そうそうそうそう。それぐらいのサイズになってくると、普通ってものの大きさが変わっても色って変わらないんだけど、
さっきの漁師ドットだと、例えば2ナノメートルぐらいの漁師ドットは青色ですだとしたら、
同じ成分でそこに化合物が何個くっついてるかによって色が変わったりする。
スピーカー 1
成分一緒なのに青いものがちょっとその粒のサイズが大きくなると、今度赤色に見えるぞみたいな。そういうことが起きる。
でもさ、粒一つ一つは数ナノメートルだから見えないわけじゃん。
その粒のサイズが変わって色が変わって見えるっていうのは、その構成する漁師ドットの大きさが変わってるっていうだけで、
全体として私たちが見てるのはその漁師ドットの集まりを見てるっていうこと?
スピーカー 2
そうそう。
スピーカー 1
じゃあ数ナノメートルの2ナノメートルの漁師ドットの集まりを見てたら青かったけど、
それが同じ化合物からできてても10ナノメートルになった漁師ドットの集合体を見たら赤になってるみたいな。
スピーカー 2
これって結構直感に反することで、僕らリンゴをめっちゃいっぱい集めて、すっごい遠くから見ても赤は赤じゃないですか。
そのリンゴが大きかろうがちっちゃかろうが赤に見えるわけじゃん。僕らが見てる世界だと。
漁師ドットの影響と難解さ
スピーカー 2
だけど漁師までちっちゃいレベルになるとリンゴのサイズが大きかったりちっちゃかったりすることで引きで見たときに色が変わって見えるっていう。
そういうことが起きる。
スピーカー 1
1センチのリンゴの集合はなぜか青に見えるみたいな。
スピーカー 2
そうそうそう。そういうのが起きる。これめっちゃイメージしづらいかもしれないけど。
まあ言ったらちっちゃければちっちゃいほどそれを構成してるさらにちっちゃい電子っていうものがあるじゃないですか。
その中に入ってる電子の影響がすごい大きく出ちゃうね。
だから謎の挙動をするみたいな。
まあそういう感じなんですよ。漁師ドットっていうすっごいざっくりしたイメージだけど。
スピーカー 1
難しいね。
スピーカー 2
物ってめっちゃちっちゃくなって電子の影響とかが大きくなってくるっていうのはパッと見わかんないわけですよ。
スピーカー 1
パッと見っていうのは私たちの見える範囲からするとっていうこと?
スピーカー 2
そうそうそう。
スピーカー 1
数マイクロぐらいしか見えないからっていうこと?
ステンドグラスと量子ドット
スピーカー 2
そうそうそう。だからわかんないから、なぜか例えば金属と金属混ぜ合わせたときに、
同じものを使っても比率変わると色変わりますみたいな場合とかがあって、それは長年謎とされてきた。
スピーカー 1
例えば?
スピーカー 2
例えばこれ古代文明から漁師ドットっていうのは使われてるんだけど、人間知らず知らずのうちに。
ステンドグラスってあるじゃん。ガラスに何か混ぜて赤くしたり黄色くしたりっていう色変わるっていう。
あれって中に金属とか混ぜたりするんですよ。金とか銀とか。
その混ぜる比率とかを変えるとステンドグラスの色が変わるっていうのが、何でかわかんないけどずっと使われてたわけで。
で、実はそこでガラスに溶かしてる金属がどんぐらいの粒子のサイズを取るかによって色が変わってたっていうのが後からわかってた。
スピーカー 1
結構最近わかったの?じゃあ。
スピーカー 2
最近って言っても数十年前だけど、それが今回のノーベル賞にもつながってるっていう話なんですよ。
使ってるものの色に依存してないというか。
スピーカー 1
大きさに依存してるのね。
スピーカー 2
大きさに依存してるっていうのが、何でかって見てみると量子ドットっていうめっちゃちっちゃい粒ができてて、実はその粒のサイズによって見える色変わってましたねっていう。
それが量子ドットっていうものなんですよね。
スピーカー 1
なんか量子ドットっていう単位があること知らなかったな。
だって科学では原子とか分子とかそういう集まりはなんとなく、なんとなくではないか普通に学んでたけどさ。
それとは別に量子ドットっていう分子何個か集まったものが一つの構成単位としてあるものは知らなかったから、えーって思った。
スピーカー 2
でもね、ちょっと近いもので言うとコロイドとかもあるんだけど。
スピーカー 1
ちょっと思った。
スピーカー 2
人生史のハネムーンの話でもちょっとしたんですけど。
スピーカー 1
したっけ?
スピーカー 2
ビエの青い池とか、あと牛乳とかもそうなんだけど、液体の中にすっごいちっちゃい粒が混ざってて、それが光を反射して白く見えたり、あと青く見えたりするっていう、コロイドの説明をしたことがあるんですけど。
スピーカー 1
コロイドってどういうもんだっけ?
スピーカー 2
コロイドも、だからその化合物が集まって粒子みたいにちっちゃい粒子になってて、光反射してますっていうものね、ちっちゃい粒のことだ。
スピーカー 1
コロイドの方が量子ドットよりデカい?
スピーカー 2
デカデカね、定義の名前はコロイド状態っていう状態のことで分散してることが。
だから量子ドットもコロイド状になってるっちゃなってるみたいな話だね。
スピーカー 1
コロイドは液体なイメージあるけど。
スピーカー 2
そう、液体が多いんだけど、さっきのステンドグラスだったらガラスの中に入ってる、ガラスの中でコロイド状になってる量子ドットみたいな、っていう説明がいいかな。
スピーカー 1
化合物が何か集まって、
スピーカー 2
分散してますっていう状態ね。
スピーカー 1
一つの粒になってるのが分散してる。
スピーカー 2
ずっとステンドグラスって、こういうコロイドみたいなの分散して、光散乱してるから色が変わってるんでしょうみたいな感じの説明をされてたんだけど、
だからその粒一つ一つのサイズは考えてなかった。
だけど実際よく見たらその粒のサイズが色を最終的に決めてるよねっていう感じ。
結論、すごいミクロなサイズの粒の大きさをコントロールできたら色んな色作れるっていうのが大事なことだね。
量子ドットの発見と研究
スピーカー 2
量子ドットっていうのは。
これって今までだと結構難しいことで、
例えば赤いものだったら赤い分子があります。
これ使ったら赤色になります。
青い分子は青い分子であります。
それ混ぜたらいろんな色作れますみたいな話じゃん。
だけど同じ原料で粒のサイズ変えるだけで色が微妙に変わっていくって、
すごいグラデーションができる。
サイズちょっと違ったら波長の長さ変わるわけだから。
スピーカー 1
一つの材料でいろんな色作れるっていうのがいいね。
スピーカー 2
そうそうそう。
なんとなく量子ドットのイメージできましたかね。
スピーカー 1
はい、なんとなくできました。
スピーカー 2
じゃあこれどうやって見つかったのっていう。
それがノーベル賞につながったところなんですけど。
スピーカー 1
ちなみに見つかったのはいつ?
スピーカー 2
実験的に見つかったのは1970年代とかですね。
スピーカー 1
最近と言っていいのかどうなのかな。
でも色の歴史的には最近な感じはするよね。
スピーカー 2
そうそうそう。
だからさっきも言ったけど、古代のガラス職人とかもステンドグラス作って量子ドット使って、
なんでこの色になるかわからんけど、こう混ぜたら色つくっていうのをずっとやってて。
で、最近になってじゃあなんでこういう色になるんだろうって調べた人が出てきたみたいな。
スピーカー 1
なるほどね。
スピーカー 2
そうそう。
スピーカー 1
元々はステンドグラスの研究家だったのかな。
スピーカー 2
兄近いっていうところかな。
で、これ最初だいたいそうなんだけど、最初やっぱり理論の人が出てくるんですよ。
で、この量子ドットっていう理論を出したのは1937年。
量子ドットっていう名前じゃないんだけど、ヘルベルト・フレーリッヒさんっていう人がいて、
この人が金属とかがすごいちっちゃい粒になったら、そのサイズによって性質が変わるんじゃないっていうのを初めて言った人で。
ただそんなちっちゃいものって1900年代最初の方なんてできない。
だから、電子がこういうものじゃないかみたいなの言われてた時代に、
ものってそれぐらい電子とかに近くなるぐらいまでちっちゃくなったら、
結構違う性質出てくるよねって言ってる人がいた。
けど作れないからわからんっていう状態だったの。
スピーカー 1
でもその1900年の初めの方って、19何十年とかの初めの方って量子力学の考え方はあったんだよね。
スピーカー 2
電子の振る舞いとかそういう話はしてた。
そういう人いたんだけど、別にステンドグラスの研究してるわけじゃないよね。
そっから数十年たってステンドグラスの研究をしてる人が出てくる。
スピーカー 1
それがこれ1979年、ソ連のエキモフさんっていう人がいる。
スピーカー 2
エキモフさん。
この人が一人目のノーベル賞受賞者。
この人はガラスの中の、それこそステンドグラスみたいな、コロイドみたいな粒子を研究して、
なんでステンドグラスの色はこうなってるのかっていうのを研究してた人。
やったこととしては、ガラス作るところをやってるんだけど。
ガラスに塩化銅っていう、銅ですよね。
アイスクリームと量子ドット
スピーカー 2
銅を混ぜて色付きガラスができると。
その性質を調べてた。
で、このガラスを作る条件で微妙に吸収する波長が変わりますっていうのをまず見つけたわけ。
スピーカー 1
作る条件なんだ。
これは塩化銅の量とかだけじゃなくて、作るときの温度とか質度とかそういうので変わるっていう。
スピーカー 2
まさにね、温度が大事だったらしくて。
どんだけの温度でガラスを加熱して塩化銅を混ぜるかによって、
その後さ、ガラスが冷えて固まってくんじゃん。
そしたら塩化銅がどれぐらいの粒で結晶になるかっていうのが変わるらしい。
スピーカー 1
そっかそっか。最終的には粒の大きさが重要だけど、それをコントロールするのは温度なんだね。
スピーカー 2
そうそうそう。で、最初はそれ予想外だったらしくて。
色々変えたら、なぜかガラス作る温度を変えると通ってくる波長が変わる。
色が変わるってことだよね。
で、それをガラスの中の塩化銅の結晶のサイズと一緒に調べてみると、
なんか結晶がちっちゃくなればなるほど青色になるぞっていうのが分かった。
で、大きくなると赤っぽくなる。
これなんだって思うわけじゃん。
今までそんなことなかったよね。結晶の粒が大きかろうが小さかろうが、
同じものができたら同じ色でしょって思われてたんだけど、そうじゃないと。
で、実際にこれをちっちゃいと量子力学っぽい影響があるんじゃないっていうのはアイディアとしてあったらしくて、
それが最初に言った理論の人の結果と実験結果がすごい一致したと。
だからなんか電子の働きとかがすごい影響してくるんじゃないっていうのを初めて言った。
これなんか量子ドットの発見みたいな話なんですよね。
これ最初にソ連でやられてたっていう研究が最初にあった。
これ多分偶然だと思うけど結構すごいですよね。
もちろん結晶のサイズを測るっていう技術的なあれがあるからできたっていうことではあるんだけど。
スピーカー 1
偶然っていうのは?
スピーカー 2
その結晶のサイズと波長が関連してるっていう。
そこはもともとそれが気も付いてるとは思ってなかったっていう。
っていうのが最初にあって、
で、この時ってソ連とアメリカって冷戦してる時代ですよね。ずっと冷戦してて。
だからこのエキモフさんが見つけたやつって、
欧米には伝わってないんですよね、当時。
だからアメリカはアメリカで偶然量子ドットを見つけた人もいる。
これ二人目のノーベル賞受賞者で、ブルースさんっていう人なんですけど。
スピーカー 1
同時期にロシアとアメリカで見つけてたってこと?
スピーカー 2
そうなんだよね。
スピーカー 1
ロシアの人は実際に見つけてて、結晶の大きさとかそういうのを見てて、
アメリカの人は理論的に考えてたっていうことなのかな?
スピーカー 2
いや、アメリカもね、これ実験。同じ時期に。
実験?
そう、実験。ちょっと後なんだけど。
でもね、全然また方向性が違う。
さっきの人はガラスを作って温度によって流出系が変わるっていう話だったけど、
今度はちょっと違う方法で、
これ身近でもある例なんですけど、
すごいざっくり言うと、古いアイスクリームあるじゃないですか。
スピーカー 1
古いアイスクリーム?
スピーカー 2
冷凍庫にずっと置いてある古いアイスクリーム。
スピーカー 1
アイスクリームって賞味期限ないよね?
スピーカー 2
ない。
スピーカー 1
そういうことね。
スピーカー 2
買ってきたばっかりのアイスと、冷凍庫にずっと置いといたアイスクリームって、
冷凍庫にずっと置いてたほうがガリガリになってますね。
スピーカー 1
うん、なんかシャリシャリしてるよね。
スピーカー 2
シャリシャリしてるじゃん。
量子ノットの発見と粒子ドットの研究
スピーカー 2
あれって量子ノットの発見ちょっと近いんだよね。
スピーカー 1
そうなんだ。
スピーカー 2
そう、量子ノットの発見っぽい現象だって。
あれも言ったらナノ粒子が大きくなるみたいな、サイズが変わるっていう現象の一つなんだよね。
スピーカー 1
大きくなってるんだ。
スピーカー 2
そう、っていうのを、これちょっと後で詳しく言うけど、
みたいなのを発見して量子ノットに繋がってるっていう人で、このブルーズさん。
スピーカー 1
それも色変わってるのかな、じゃあ?
スピーカー 2
え?アイス?
スピーカー 1
アイス。
スピーカー 2
いや、アイスは色変わってない。
でもさ、
水の結晶ではあるんだけど。
スピーカー 1
ナノ粒子のさ、大きさ変わるんでしょう?
スピーカー 2
変わるけど、全部が全部変わるわけじゃない。
スピーカー 1
全部が全部変わるわけじゃない。
スピーカー 2
そう、基本特定の金属とかで、そのサイズによって色変わるっていうものがあるって感じ。
スピーカー 1
金属入ってたらみたいな?
うん。
スピーカー 2
氷のね、結晶はね、どんなサイズでも色変わんないと思うけどね。
で、この人は1983年にカドミウムっていう金属があるんですけど、これも。
その粒子を作るっていう研究をもともとしてた人で、
その素材の研究ですよね、材料。
金属で色んな材料を作ろうとしてた人で、
こういうちっちゃい粒作る時って、個体と個体混ぜ合わせんじゃなくて、
液体の中に金属バーって入れて、
そしたら分散するんで、それでちっちゃい粒できるみたいな方法を取られるんですけど。
スピーカー 1
金属と液体が分散すの?
金属が分散すの?
スピーカー 2
あ、そう、金属が塊としなくて液体の中にフワーって広がるじゃん。
で、その一個一個が粒になりますみたいな。
ざっくりそんな作り方なんだけど。
スピーカー 1
そうなんだ。
スピーカー 2
あとはどういう液体使うかとか、金属どういうものを入れるかによって色々変わるわけですけど、
ブルースさん、一回作ったこの粒子みたいなやつ、
液体に金属入れて作ったやつを一日放置してみたらしいと。
そしたら作ったばっかりの時の粒子のサイズより、
次の日になったら、なんか3倍ぐらいでかくなってたと、粒子のサイズが。
スピーカー 1
なってそう、なんかより溶け出て分散して。
スピーカー 2
そう、これさっきのアイスクリームと一緒なんですよ。
アイスクリームを置いといて、氷の結晶がでかくなりましたっていうのと、
液体の中に金属を入れて、次の日まで置いといたら、金属の粒子大きくなってましたって。
同じ現象で、これオストバルト熟成っていう名前がついてるんですけど、
一回結晶としてできた粒子が、一回大倍とかに溶けて再度結晶化すること。
粒子ドットの製造方法の開発
スピーカー 2
で、その時に大きい結晶ができますっていう。
スピーカー 1
そっか、一回結晶だったのが溶けて、それがまたより大きい結晶になるんだ。
スピーカー 2
そうそう。
スピーカー 1
じゃあ、今回言ったら金属を液体に溶かして、その金属がさらにでかくなってたってこと?
スピーカー 2
そうそうそう。
放置してたらね。
スピーカー 1
はじめは分散してるけど。
スピーカー 2
そう、はじめは分散してちっちゃいけど、成熟しちゃう。
オストバルトが熟成しちゃうんですよ。
スピーカー 1
じゃあ目に見える形で。
スピーカー 2
いや、まあ見えないんだけど、数ナノメートルの差だから。
見えはしないんだけど。
そっかそっか。
で、これに興味を持って調べると、
そしたらさ、同じ成分なのに粒子サイズが違うものができるわけじゃない?
うん。
そしたら、なんか色とか光の吸収とかが変わるぞっていうのを見つけて、
結果的にこれが粒子ドットでしたっていう発見なんだね。
だからさっきの人とちょっと方法は違うけど、
結果的に粒子のサイズと色が関連してるよっていうのを見つけたっていう。
これが2人目のノーベル賞受賞者。
スピーカー 1
1人目はさっきのロシア人だっけ?
スピーカー 2
そう。ガラスに金属の粒子溶かしてっていう人ね。
スピーカー 1
3人目もいるの?
スピーカー 2
そう。で、最後3人目。
スピーカー 1
いるんだ。
スピーカー 2
で、最後3人目は作った人というかは、作り方を作った人というか、
これさっきのブルースさんの弟子なんですけど、
簡単に粒子ドットを作る方法を作りましたっていう人なんだよ。
スピーカー 1
はいはい。難しいんだ粒子ドット作るのって。
スピーカー 2
そう結構当時は難しいらしくて、
例えばめっちゃ冷やして慎重に作るとか、
複雑な工程をやらないと綺麗に粒々にならなかったらしいの。
もっとなんつーの、でかい汚い結晶になっちゃうとか。
そういうのがあったらしくて。
だけどこの3人目、バウェンディさんっていう人なんだけど。
スピーカー 1
何人?
スピーカー 2
フランス人だ。ムンジバウェンディさんっていう人がいて、
この人は何とか簡単に粒子ドットみたいな素材作れんかなっていうのを色々試してた人で、
問題はちっちゃい粒々を作りたいわけなんで、
粒と粒がくっついちゃうとでっかい粒になっちゃって汚いわけですよそれは。
スピーカー 1
ただの粒。
スピーカー 2
ただのゴロゴロの粒になっちゃう。
古いアイスみたいなのがいきなりできちゃうというか。
本当はもっと極限までちっちゃい粒を作ってそれを調べたいっていうのをやるんだけど、
どうやってやったかというと、
熱々の液体に注射器でその金属を含んでいる液体をビューって入れる。
注入する。
そしたらその瞬間に熱々だから一回バーって金属分散して、
その時にちょっと冷えるから結晶ができるとちっちゃい。
あとはこの加熱してる液体をどんだけ温めるかっていうので、
粒子のサイズをコントロールできるっていうのを作ったの。
スピーカー 1
温かくしたほうがちっちゃくなるかな。
スピーカー 2
たぶん冷えてるとそんなに分散しないんじゃないかな。きれいに。
それでも10%ぐらいなんだけど、できる割合。
スピーカー 1
全部溶かした量に対して?
スピーカー 2
そう、金属に対して。
それまで1%もできなかったらしい。
でも結構これシンプルな方法じゃん。
だってただぐるぐる混ぜてる熱い液体にビューって入れるだけよ、液体。
ホットインジェクション法って言うんですけど。
スピーカー 1
まんまやな。
スピーカー 2
まんま。
でもめっちゃ簡単だし、結構いっぱいナノ粒子できるぞっていうので、
すげーってなってめっちゃ実用化されたっていうので、この人もノーベル賞。
スピーカー 1
でもそれは最終的には割と冷ますのかな。
そうじゃなきゃ使えないよね、その後。
スピーカー 2
最終的に、すぐ冷ますとちっちゃい粒でそのまま取り出せて、
ちょっと置いてから冷やして取り出すと、その分大きい粒ができるっていうので。
ってことは色変わるってことですよ、それによって。
漁師.の応用と展望
スピーカー 2
で、いろんな色作れるようになったの、これで。
すごいですよね、これ。
スピーカー 1
すごいですね。
3個ぐらい作ったんだろうね、色。
スピーカー 2
いやもう数え切れんよね、わかんない。
作ろうと思ったらだってさ、本当にちょっとの秒数とかで色変わりそうじゃん、これ。
確かにね。
何色作れてるんだろうね。
スピーカー 1
でもその何を溶かすかによっても色変わりそうだよね。
スピーカー 2
うん、もちろんもちろん。
スピーカー 1
いろんな種類の、いろんな素材のナノ粒子作ってるんだよね。
スピーカー 2
うん。
うーん。
まあでもね、今のところ結構特定の金属でできてるって感じかな。
そうなんだ。
さっき言ったカドミウムとか、銅とか、まあそういうのが結構多い。
スピーカー 1
うーん。
スピーカー 2
っていうね、まあこの3人がいたから、そもそも金属で粒の大きさ変えるといろんな色できるぞってわかって、
しかもそれが割と簡単に作れるってなったんで、じゃあテレビ使いましょうとか、いろんな色の照明が作れそうだとか、
そういうのが最近結構出てきてるって、もう実際に売られてるものもあるし。
スピーカー 1
へー、じゃあより綺麗に見えるのかな。
スピーカー 2
らしいよ。
たぶんね、去年ぐらいから、いわゆる超高級なテレビとして、有機ELのさらに上よね。
うんうんうん。
漁師.テレビ。
スピーカー 1
漁師.テレビ。
もう売られてるらしいよ、結構。
スピーカー 2
そうなんだ。
ちょっと俺実際に見たことないかわかんないけど、家電量販店とか行ったら見れるのかもしれない。
スピーカー 1
ちょっと見に行くか、今度。
スピーカー 2
見たいよね。
見たい、普通に。
そう、でもなんかね、ほんとに鮮やかさが違うらしいですよ。
スピーカー 1
うーん、ちゃんと持つのかな、長い間。
スピーカー 2
寿命?持つんじゃない?わかんない、そこは別で言及されてると思うけど。
ま、て感じですね。
ここまでちょっと漁師.についていろいろ話してきましたけど、まとめると、漁師.って普通の感覚とはちょっと違う、粒の大きさで色が変わるものですと。
で、それを見つけたり、いい作り方っていうのを開発した人が、今年ノーベル科学賞を受賞しましたっていう。
うん。
なんで、これからいろいろ多分、家電とかで漁師.ですってやつ出てくるんじゃないかな。
スピーカー 1
うん。漁師.じゃなきゃ、一番冒頭に言ってたハリポターみたいなやつは、ペラペラの絵が動く紙は作れない。
スピーカー 2
なんかね、一応今ある、例えば折り曲がるスマホとか、あれはUKELでできてるんだけど、
あれはあれでできてるけど、もっと細かいチューニングができるというか、効率も結構いいらしい。電気入れて光るっていう。
より少ない電気でできたりとか、そういうのは多分今まだ研究されてる段階だと思うけど。
スピーカー 1
そうなんだね。漁師.によって、より薄いモニターができるかもっていう。
スピーカー 2
そうね。できんじゃない。
スピーカー 1
楽しみですね。
スピーカー 2
壁とかにさ、それめっちゃ薄いやつあって、いろんなとこにさ、液晶できたらすごくない?
スピーカー 1
すごいね。
スピーカー 2
何に使えるかな?これ。
スピーカー 1
でもやっぱり薄いんだったら、ハリポターみたいに新聞とか本にしたらよくない?
スピーカー 2
まあまあそうか。あとなんか液体の色とかも自由に変えれたりするんじゃないかな。それ混ぜた液体の発光する液体とかできるよ。
結婚式の演出しか思い浮かばない。
スピーカー 1
水族館とか、魚死ぬか。
量子ドットの応用
スピーカー 2
どゆこと?水族館って。
スピーカー 1
水族館の水の色。
スピーカー 2
死にますね。
スピーカー 1
ちょっと違う水の層を作ってさ、魚がいる層とは違うところに漁師ドットを分散させた水を作っといて、幻想的に色変えるみたいな。できないかな。
スピーカー 2
難しいだろうな。魚共存は難しいだろうな。
これね、一応ね、そういうテレビ以外の使い方としては、ガンの検出とかに使えるんじゃないかとかもある。
スピーカー 1
それこそ大丈夫だ。人の体の中に入るってこと?どゆこと?
スピーカー 2
これちょっと将来的な話だけど、漁師ドットみたいなもので、結構サイズが変わると特定のDNAとか特定のタンパク質とかにくっつく性質のものができるんじゃないかって言われて。
ってなったら、飲んで腫瘍が光るってわかりますとか、そういうのも使えるかもしれないんだけど、まだ危ない金属なんで、それを安全なもので置き換えれたら医療で使えるんじゃないかって言われてる。
光るってすごいいいんよね。
スピーカー 1
うん、いろいろ使えるね。
スピーカー 2
いろいろ使える。
スピーカー 1
いろんな実験に使えるね。
でもさ、そういう光らせて生物の中に入れるんだったらさ、いろんな実験できそうだよね。
特定の物質の場所探したいって言った時に。
スピーカー 2
あ、そうそうそう。
スピーカー 1
人の医療だけじゃなくて、動物実験とかそういう基礎的な研究でもめっちゃ使えそう。
スピーカー 2
使えると思うよ。しかもめっちゃちっちゃいから、そんなに邪魔しなさそうだし、他の機能とか。物によるか。
スピーカー 1
毒だったら良くなさそうだけどね。
スピーカー 2
毒だったら良くない。
で、そもそもこのちっちゃい粒子を、たとえば触媒にしますとかいう研究もあるね。
結構、有機化学の分野でも最近使われてる場合がある。
スピーカー 1
へー。色だけじゃないんだね、じゃあ。
スピーカー 2
色だけじゃないね。まあ、わかりやすいのはその色なんだけど、
特定の金属を使わなきゃいけない反応がありますって、たとえばあったとして、
それを量子ドットとして使ったら、もっと少ない量で同じ反応できますとか。
そういうのも、たまに論文になってる。
スピーカー 1
へー、じゃあ結構有名なんだ、量子ドットっていう技術というか、そういうサイズの粒子は。
スピーカー 2
普通に色んな量子ドットも買えると思うよ、普通に。
スピーカー 1
あ、そうなんだ。
スピーカー 2
素材として。手に入ると思う。
スピーカー 1
もう主役メーカーとかにあるかな?
スピーカー 2
あるあるある。結構あると思う。
量子ドットの研究状況
スピーカー 2
まあ、でもまだ結構ね、体に使えませんとか、未解決なとこあるから、まだまだ研究されてる段階って感じですね。
そうですね。
だから、今これで量子ドットのことがなんとなくわかったと思うんで、
そのうちもうちょっと身近な生活に出てきたら、はいはい量子ドットねみたいな感じで言えるんじゃないですか。
スピーカー 1
そうですね。
スピーカー 2
はい、って感じですかね。
はい。
ということで、今週は量子ドットの話をしたけど、こんな感じで毎週川くんのおしゃべりをしてます。
フォローやポッドキャストの評価、エピソードの感想などをツイッターじゃないや、ゲンX。
スピーカー 1
ゲンX。
スピーカー 2
ツイッター括弧ゲンXで書いていただけると嬉しいです。
量子ドットすげーって思った人はね、ぜひコメントください。
はい。
ということでまた次回。ありがとうございました。
スピーカー 1
ありがとうございました。
34:57

コメント

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