Letter 物理：水により引き起こされる室温ナノ粒子の構造変化 2003年8月28日 Nature 424, 6952 doi: 10.1038/nature01845 小さな粒子の熱力学的挙動は、自由エネルギー項γAの分だけバルクの物質とは異なったものになる。自由エネルギー項γAは、表面（あるいは界面）の自由エネルギーと表面（あるいは界面）の面積の積で与えられる。同じ物質の多形体の表面が、異なる界面の自由エネルギーをもつ場合、粒子の大きさが小さくなるにつれて相の安定性に変化が生じうる。今回我々は、粒子の大きさよりむしろ表面の環境の変化に応じて構造が変化するナノ粒子系について述べる。ZnSナノ粒子（平均直径３nm）がメタノール中に合成され、メタノールの脱離に伴って可逆的な構造変化を示すことがわかった。これはZnSナノ粒子はエネルギーが直ちに最小となる構造形態をとることを示している。室温における合成された粒子への水の結合は劇的な構造変化を引き起こし、表面および内部の歪みを著しく減少させ、閃亜鉛鉱（４面体に配位した立方晶ZnS）に近い構造をつくる。これらの発見は、ナノ粒子構造の合成後の制御や、ナノ粒子の構造状態の環境センサーとしての潜在的な用途への道筋を示している。さらにこの結果は、惑星表面、惑星間塵の中、生物圏にあるナノ粒子の構造と反応性は、粒子の大きさと粒子をとりまく分子の性質の双方に依存しているであろうことを示している。 Full Text PDF 目次へ戻る
