村上研究室ゼミ

新しい材料科学をめざして

超伝導材料研究室ゼミ

　材料科学とは、どんな学問でしょうか。文字通り、材料を科学的に解析する学問です。私達の生活は、いろいろな材料で囲まれています。金属、プラスチック、生体材料、木材など、実に多種多様です。新素材開発も進んでおり、材料の種類はますます多様化しています。

　その種類の多さには目をみはるものがありますが、一方では、材料を研究対象としている人間にとって、その数が無数にあったのでは、いったいどのようにアプローチしたら良いか戸惑ってしまうことも事実です。自分の無力さを感じて、研究を投げ出してしまうひとも居るでしょう。あるいは、自分が扱い慣れた狭い分野に閉じこもってしまうひとも居ます。もちろん、ひとつのことを極めるということも大事ですが、大局的な立場にたって、材料を系統的に整理し、その特徴を理解するという努力も必要です。

　実は、材料の種類がどんなに増えたとしても、それを構成している元素の数はたかだか100種類程度なのです。しかも、ほとんどの材料は、そのうちの50個程度の元素からできています。これだけ、多種多様な材料の世界が、たった50個の元素を基本要素としているという事実は驚きですが、別な視点に立てば、これら元素（原子）の特徴をよく理解すれば、材料を包括的に理解するヒントが得られることを示しています。

　実は、もっと驚く事実があります。それは、100種類ある元素も、それを分解すると、陽子と中性子と電子のたった3個の構成要素しかないという事実です。原子は、中心に原子核と呼ばれる中性子と陽子からなる核があり、そのまわりを電子が回っています。陽子は正（＋）の電荷を持っており、電子は負（−）の電荷を持っています。そして正と負の電荷の間に働くクーロン力が原子を構成するもとと考えられています。原子の重量はほとんど原子核で決まりますが、原子の化学的性質は、原子核のまわりを回っている電子の数だけで決まることも知られています。

　本ゼミでは、元素がどのような特徴を有するかということを、その構造（つまり陽子、中性子、電子の配置）と関連づけて整理するという作業を進めています。元素の特徴については、ゼミ生が中心になって調べていますが、材料研究を20年以上も続けている私にとっても新しい発見がいくつかあります。本ウェブで、本ゼミで調べた結果を公開する予定です。

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