水の新しい状態の発見：固体と液体の両方

水は地球上で最も身近な物質の一つですが、未だ多くの謎を抱えています。最近、日本の科学者たちは、固体と液体の両方の性質を持つ水という新たな状態を発見しました。

日本の科学者が水の新たな状態を発見 - イラスト：ユーロフィン

9月22日のサイエンスデイリーによると、日本の科学者らは「前融解状態」と呼ばれる水の特殊な状態を観測した。この状態では分子は固体のように静止したまま、液体のように高速で回転している。

この研究成果は、東京理科大学の田所誠教授らの研究チームによって行われ、2025年8月27日にアメリカ化学会誌に掲載されました。

著者らによると、この状態は水が極めて小さな空間に「閉じ込められた」ときに発生する。具体的には、直径約1.6ナノメートルのナノチャネルを持つ結晶が重水（ _D₂O ）で満たされている。

その後、研究チームは固体核磁気共鳴（NMR）を使用して、「閉じ込められた」水の構造と動きを直接観察した。

結果は、ナノチャネル内の水が通常の方法では凍結したり解凍したりしないことを示しました。

代わりに、氷が完全に溶ける前に、中間段階が発生します。つまり、凍った水の層とゆっくり動く水分子の層が交互になり、溶ける前の状態を作り出します。

NMRデータはまた、分子が固体と同様にかなり安定しているものの、液体とほぼ同じ速度で回転していることを示しました。

田所誠教授は次のように説明しています。「この状態は、不完全な水素結合をした水分子が融解した状態であり、固まった氷構造が溶け始める前に起こります。そこでは、固まった_H₂Oの層とゆっくりと移動する_H₂Oの層が共存しています。」これにより、固体と液体の両方の状態が生まれます。

この発見は、極めて小さな空間に閉じ込められた水の「挙動」をより良く説明するのに役立ち、これは生物学的プロセス（水とイオンが細胞膜をどのように移動するかなど）やナノテクノロジーにとって非常に重要であり、実用化への道を開くものである。

応用面では、田所教授は、氷の構造を制御することで、水素やメタンなどのガスをより安全かつ安価に貯蔵できる人工ガス運搬結晶（ガスハイドレート）などの新素材への道が拓かれると考えています。

この発見は、水のような身近で一般的な物質でさえも、人類によって解明されるのを待っている根本的な秘密をまだ抱えていることを改めて示しています。

話題に戻る

公共

出典: https://tuoitre.vn/phat-hien-trang-thai-moi-cua-nuoc-vua-ran-vua-long-20250923100648274.htm