히로시마 대학의 건아축 교수, 구마모토 대학의 호소카와 신야 교수 등은 액체 비스무트 중의 원자의 진동을 해석하는 것으로, 액체 상태임에도 불구하고 고체일 때의 구조가 일부 남아 있음을 증명했습니다.
고체 속의 원자나 분자는, 인접하는 원자·분자와 결합을 만들어서 자유롭게 돌아다니지 않는 정해진 구조를 가지고 있습니다.보통 고체가 녹아 액체가 되면 이 결합이 끊어집니다.그런데 비스무스라고 하는 금속은 녹아도 완전히 편차가 되지 않고, 일부의 결합을 남긴 채로 집단 운동을 하는 것을 알고 있었습니다.게다가 21세기에 들어가 컴퓨터 시뮬레이션을 이용함으로써 이러한 비스무트의 집단운동의 상세가 예측되고 있었습니다.
이번 연구의 목적은 시뮬레이션에서 예측된 액체 비스무트의 집단운동을 실험에서 관측하는 것입니다.이를 위해서는 얇은 막상으로 한 액체 비스무트에 강력한 X선을 조사하여 산란된 X선을 해석할 필요가 있었습니다.이 실험에 이용된 것이 효고현에 있는 Spring-8이라는 거대한 X선 발생장치입니다.또, 그룹이 가지는 액체 비스무트를 얇은 막상으로 유지하는 기술도 측정에는 불가결했습니다.이를 통해 시뮬레이션에서 예측한 집단 운동을 실험으로 관찰하는 데 성공했습니다.
이번 결과는, 원자나 분자가 변동하고 돌아다니고 있을 뿐이라고 생각되고 있던 액체로, 고체일 때의 결합을 약간 남긴 상태가 되어 있는 것을 나타내는 것입니다.이것은 어떤 종류의 고체에서 기억을 남긴 상태라고 할 수 있습니다.용융된 금속의 원자 사이에 작용하는 힘을 제어하면, 고체 금속의 나노구조를 설계할 수 있다는 것을 실험으로부터 밝혀낼 수 있었음을 의미합니다.이 성과가 새로운 물질의 창조나 나노테크놀로지 등에 큰 영향을 줄 것으로 기대됩니다.
