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CREATIVE CHEMICAL ENGINEERING COURSE 4 「原子・分子で理解する固体表面現象」
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小宮山 政晴
森 誠之
宮本 明
久保 百司 共著
化学工学会監修 \1600+税
本書は、現在ではミクロ、ナノ技術でのケミカル・エンジニアリングが不可欠な分野となってきている.こうした触媒の作用機構など極限微細化技術においては表面の効果が重要となる。本書では表面の原子・分子をどのような方法で観察し、操るのか。表面科学の分野で、コンピュ−タがいかに重要な役割を果たし、どのように使われているのか。摩擦、摩耗およぴ潤滑に関係する科学と技術の分野であるトライボロジーなどを図や写真を多く用いてビジュアルにわかりやすく、また楽しく解説し、固体表面現象が創る新時代のケミカル・エンジニアリングについて語る. |
- 悪魔がつくった固体表面
1・1
2次元の世界
バルクでの原子の並び方−結晶構造
バルクと表面はどうちがう?
表面の呼び方−ミラー指数
1・2固体表面を見る目
光で表面を見る方法
電子で表面を見る方法
原子で表面を見る方法
1・3見てきたような固体表面
整列した原子
不思議な現象(1)−表面再横成
ゼオライトの表面
水中でも見える原子
不思議な現象(2)−表面偏析
- 不思議の国の固体表面
2・1くっつく表面
くっつく微粒子−焼結
吸いよせられる分了−吸着
たった1gで300坪!
2・2分子の仲人
賢者の石−触媒
身の回りにある触媒
分子はなぜ表面で反応するのか?
新しい触媒への期待
2・3原子をあやつる−新しい固体表面
精密な表面
原子をつまむピンセット
量子牧場
分子1個の化学反応
かいならされた悪魔
- コンピュ−タで「見る」原子の動き
3・1コンピュータが生みだした新しい化学
コンピュ−タで何ができる?
コンピュ−タは「設計」技術の主役
コンピュ−タによる「材料設計」への期待
3・2コンピュータグラフィックスで見る原子・分子像
ゼオライトを「見る」
3・3原子の動きを「見る」方法
2個の原子間に働く力
分子動力学法(ぶんしどうりきがくほう)とは?
無限の数の原子を計算するためのテクニック
3・4固体表面を育てる−超伝導体の合成
高温超伝動体
コンピュータでコンピュータを設計する!?
酸化マグネシウムMgOの薄膜成長シミュレーション
固体表面の温度を上げると…
薄膜成長シミュレ−ションの可能性
- コンピュータは固体表面のデザイナー
4・1分子を認識するインテリジェント材料−カーボンナノチューブ
カーボンナノチュ−ブは何に使える?
分子の大きさで分離する
サイズの同じ分子を分離できるのか?
何が分離のメカニズムを左右するのか?
計算してみないとわからない−穴の大ききは自由白在
現実的に分子ふるい素材として使えるのか?
4・2貴金属を微粒化する−地球環境間題の解決
担持金属触媒とは?
金超微粒子はどんな形?
表面に欠陥が存在すると
金超徴粒子の合体過程
金原子を超微粒化させる方法
4.3顕微鏡観察のトリック
ピラミッド型探針によるAFM観察
立方休型探針によるAFM観察
4.4バーチャルリアリティ−未来のコンピュータ科学
バーチャルリアリティによる材科設計
バーチャルリアリティはどこまで行くのか
- マクロとミクロを結ぶ科学−トライボロジー
5・1宇宙から生物モーターまで
現実の世界
トライポロジー
トライボロジーの重要性
宇宙技術
コンピュータ
生物の潤滑
5・2ダイナミックな表面現象
固体接触面の状態
分子の挙動
摩擦面での化学変化
摩擦面の化学活性
5・3分子でとらえるトライポロジー
液体潤滑
セグメント流れ
高圧粘度と分子構造
潤滑油膜の厚さ
どこまで薄くなるか
分子配向
分子膜のトライボロジー
常識が通じない世界
- 分子で摩擦を制御する
6・1表画における原子間相互作用
摩擦の本質
摩擦力顕微鏡
結合の強さ
固体膜
6・2摩擦を制御する分子構造
表面との相互作用−官能基
ほどほどがよい
炭素数
混合の法則
分子の歯車−分子構造の影響
液晶で潤滑
集団の力
電場で制御する
6・3摩擦ゼロは可能か−理想と現実の間で
マイクロマシン
サイズ効果
“非”常識の世界−界面力
表面張力が支配する世界
極限を探る−分解能
素過程と高次過程
超潤滑
生きている現象
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