新たな氷の構造を発見！渦状の水分子が明らかにするフェロアキシャル秩序とは

新たな氷の構造を発見！

静岡大学や東京大学などの研究グループによる共同研究が、単層氷の新しい構造を明らかにしました。この研究成果は、水分子の並び方に関する新たな知見を提供し、今後の水に関する研究において重要なマイルストーンとなることが期待されています。

研究の背景と目的

水は生命にとって欠かせない物質であり、その性質を理解することは人類の長年の課題です。しかし、氷の構造に関する研究は未解明な部分が多く残されています。特に、2次元氷の構造は今まであまり注目されて来ませんでした。そこで、研究チームは2次元に閉じ込められた単層の水分子を用いて、新たな氷の秩序構造を明らかにすることを目指しました。

渦状の水分子とフェロアキシャル秩序

研究グループは、鉱物「マーティアイト」の中に存在する単層の水分子が、低温下で「フェロアキシャル秩序」と呼ばれる渦状の秩序構造を持つことを発見しました。この単層氷は、ハニカム格子状に並んでおり、非常に特徴的な振る舞いをします。特に、室温では水分子の向きが定まらず、回転する様子が観察されましたが、低温になると渦状に並ぶという変化が起こったのです。

この新たな秩序構造は、従来の氷の理解とは異なり、水が非常に複雑な物質であることを示しています。従来は予言されていなかったこの2次元氷の構造は、今後の3次元氷の研究にとっても貴重な知見となることでしょう。

研究の手法

この研究では、放射光X線回折と分子動力学計算という2つの高度な技術が用いられました。これにより、単層氷の構造を詳細に分析し、実際に渦状に並んだ水分子の配置を確認することができました。研究から得られたデータは、今後の水の研究に大きく貢献することが期待されています。

研究の意義と今後の展望

本研究は、2026年2月13日にアメリカ化学会の発行する国際雑誌『Journal of the American Chemical Society』に掲載されました。この成果により、水の新たな性質が明らかになることは、今後の科学的な探求において非常に重要です。研究チームの野村肇宏講師は、このような新たな発見を通じて、水の持つ潜在的な可能性に一歩近づけたことを喜んでいます。

今後も、2次元氷に関するさらなる研究が進められ、水の不思議な部分が一層解明されることを期待したいところです。この研究成果が、水の理解や利用にどのように寄与するのか、今後の展開が非常に楽しみです。