共同発表：ガラスにならない超高温酸化物液体が持つ特異構造～宇宙・地上での実験と大規模理論計算・先端数学の連携による発見～ - 科学技術振興機構

宇宙航空研究開発機構、琉球大学、物質・材料研究機構、京都大学、ノルウェー科学技術大学、弘前大学、函館工業高等専門学校、東北大学金属材料研究所、株式会社エイ・イー・エス、高輝度光科学研究センター、理化学研究所からなる国際共同研究チームは、「きぼう」の静電浮遊炉「ＥＬＦ」における液体の微小重力下無容器密度計測、大型放射光施設ＳＰｒｉｎｇ－８の高エネルギーＸ線を用いた浮遊法による無容器構造計測、ノルウェーグループのスーパーコンピューターを用いた大規模理論計算を併用し、さらに先端数学（パーシステントホモロジー）を利用しながら、ガラスにならない液体として知られている酸化エルビウム（Ｅｒ_２Ｏ_３）（融点：２４１３度）液体の原子配列と電子状態を世界で初めて解明しました。

酸化エルビウム液体は、歪んだＯＥｒ_４クラスターを始めとする多様な多面体から構成され、極めて原子の充填率が高く、液体であるにもかかわらず高い周期性を持っていることが明らかになりました。これは、液体には、構造周期性がなくランダムであるという従来の定説を大きく覆す発見です。さらに驚くべきことに、得られた構造モデルに先端数学を適用したところ、酸化エルビウム液体は酸化エルビウム結晶と位相幾何学的に相似の構造が存在することが明らかになりました。

本研究で得られた高温液体構造に関する原子・電子レベルでの理解は、高温液体から生成されるガラスやセラミックス材料の開発や、高温液体であるマグマから鉱物が形成される過程、つまり地球の成り立ちの理解への道筋を示す重要な知見となり得ます。

本成果は、２０２０年６月２日（日本時間）に英国科学雑誌「ＮＰＧ Ａｓｉａ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」にオンライン掲載されました。

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June 02, 2020 at 08:04AM
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