静岡大学が解明した単層氷の渦状構造の新発見に迫る

画期的な発見がもたらす水の新たな理解

静岡大学理学部の野村肇宏講師が率いる研究グループが、東京大学や岡山大学、広島大学などの研究者と共同で行動した研究が、注目を集めています。この研究で、2次元に閉じ込められた水分子が示す特異な秩序、すなわち「フェロアキシャル秩序」と呼ばれる渦状の構造が明らかになりました。これにより、氷の研究が新たな局面を迎え、私たちの水に対する理解が深まることが期待されます。

ユニークな研究対象

本研究では、鉱物の「マーティアイト」に含まれる単層の水分子が対象となりました。鉱物の特性を活かし、単層氷と呼ばれる水分子の配列を有するこの構造は、ハニカム格子状に配列され、低温下では水分子が渦を巻くように回転する特異な性質を示します。このような現象はこれまでに予測されたことがなく、その複雑さからも、水という物質の奥深さを物語っています。

研究の過程と成果

研究チームは、放射光X線回折技術を用いて、単層氷の構造を詳細に解析しました。結果として、水分子が六量体としてまとまり、渦状の電気双極子モーメントを形成することが分かりました。これが、フェロアキシャル秩序の存在を示す一つの鍵となっています。また、分子動力学計算を駆使して、この単層氷の安定構造をシミュレーションし、実際に確認することができました。

この研究により、単層氷の研究が進むことで、3次元氷の特性理解にも大きく寄与するとされており、氷に関する長年の課題に新たな光を当てています。

将来への期待

水の状態に関する研究は、私たちの身近な生活に深く関わっており、氷がどのように形成されるか、水が浮く理由や景観を作る要素を理解するためにも重要です。本研究の成果が広がることで、水分子の安定構造に関する理解が深化し、自然環境や様々な応用技術への影響が期待されています。

研究者の声

研究を推進する野村肇宏講師は、「水は生命の源であり、その秩序構造を研究することは、人類の知識を深める上で極めて重要です。新たな単層氷の発見は、私たちにとって大きな喜びです」と述べています。

本研究の成果は、2026年2月13日、アメリカ化学会の国際雑誌『Journal of the American Chemical Society』に掲載される予定です。この成果が、今後の水や氷に関する研究にどのような影響を与えるのか、今後の展開が楽しみです。