철을 수중에 두면 서서히 녹이 가지만, 조건에 따라서는 표면에 흑녹의 피막이 형성되어 그 이상 녹이 진행되지 않게 되는 경우가 있다.
이런 '철을 지키는 녹'의 형성이 어떻게 진행되는지, 1초보다 빠른 과정에서는 측정수단이 없어 지금까지 밝혀지지 않았다.
이번에 도호쿠 대학 대학원 이학 연구과의 와카바야시 유스케 교수의 그룹은 고속 X선 반사율 측정을 이용하여 적청을 막는 흑녹이 형성되는 과정을 해명하는 데 성공했다.통상의 X선 반사율 측정에서는, 수분 내지 수 충분한 시간을 필요로 하지만, 대형 방사광 시설 SPring-8의 표면 X선 회절 빔 라인을 이용하여, 얻어진 실험 결과를 베이즈 추정의 수법으로 해석한다 이를 20밀리초까지 고속화하여 피막 형성 과정의 실시간 관측을 실현하였다.
관측된 철의 부동태화의 초기 과정은, 우선 막의 두께를 증가시키는 것이 우선되고, 결함이 많은 두꺼운 막을 형성하고 나서, 막 내부의 원자 배열을 정돈하는 순서로 일어난다 했다.피막 형성 개시로부터 2초 후 이후는 종래부터 제창되고 있던 이론으로 설명할 수 있었지만, 최초의 2초간은 이 이론으로부터 벗어난 행동이었다.또한 막 성장 속도를 결정하는 요인이 처음 1 초 이후의 시간에 다르다는 것이 밝혀졌습니다.
본 연구는 철이나 많은 금속 재료의 표면을 보호하고 있는 부동태 피막의 형성 과정을 실험적으로 관측하고, 그 원자 수준에서의 성장 과정을 해명한 것이다.이 발견은 고액 계면에서의 화학 반응의 이해를 종래와는 다른 각도로 깊게 하는 것으로, 향후, 물리적인 이해가 어렵다고 하는 고액 계면의 화학 반응에 관한 연구에 새로운 정보가 더해질 것이 예상된다.
