はじめよう固体の科学

電池、磁石、半導体など固体にまつわる話をします

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おすすめ記事

Materials

原子・分子構造

原子構造

イオン化エネルギーと電子親和力:そもそもどうやって測定するの?

仕事関数:物質から電子を剥がしたい

固体における仕事関数、イオン化エネルギーと電子親和力

HSAB則:化学における硬さと軟らかさ

電気陰性度:金属だってアニオンになるのだ

ケテラーの三角形:その結合、なんの結合?

ヒドリド(Hydride):水素の陰イオンとその高い反応性

金のアニオン:環境が違えば金属だって負の電荷をまとう

貴ガスがイオンになる?:驚きの価数を示す物質たち

分子構造

VSEPR則(原子価殻電子対反発則):分子の形を決めるものは何か

固体における孤立電子対:見えないけれど確かにそこにいる

結晶場理論と配位子場理論

ヤーン・テラー効果:電子数と配位の歪み

結晶

基礎

ミラー指数とX線の回折

ブラべー格子:結晶構造を考える上での基本 

最密充填構造:最も単純な原子の敷き詰め方

結晶中の多面体と連結:結晶構造ができるまで

ポーリングの原理:結晶構造が成り立つためのルールとその現実 

マーデルングエネルギー:イオン結晶の安定性とその応用

結晶構造

塩化ナトリウム型構造:最も基本的な二元系構造

塩化セシウム型構造:立方体+立方体

ヒ化ニッケル型構造:塩化ナトリウム型構造の親戚 

蛍石型構造:イオン伝導がよく見られる基本的な結晶構造

閃亜鉛鉱型構造とウルツ鉱型構造:半導体を支える結晶構造

ルチル構造:「赤」を意味する結晶構造

ペロブスカイト構造:機能の宝庫

逆ペロブスカイト(アンチペロブスカイト):カチオンとアニオンが入れ替わったペロブスカイト

スピネル構造:複雑な構造と多様な物性

パイロクロア構造:フラストレーションの宝庫

パイライト構造とマーカサイト構造:アニオンの”二量体”を持つ結晶構造

ダイヤモンド構造とダイヤモンド:世界一の硬さの秘密

 

物質

酸化チタン(TiO2):原点にして頂点の光触媒材料

チタン酸バリウム(BaTiO3):誘電体界に君臨する「驚異のチタバリ」

窒化鉄:最強と謳われた幻の磁石

酸水素化物:水素アニオンを取り込んだ新しいセラミックス(1)

酸水素化物:水素アニオンを取り込んだ新しいセラミックス(2)

二次元材料

二次元材料:原子一層分.究極の薄さをもつ材料

グラフェン:世界一薄い究極の二次元材料

ナノシート:原子を剥がして創る究極の二次元物質

金属

Hume-Rothery則:合金が形成するためのルール

ホイスラー合金:何にでもなれる万能合金材料

ラーベス相:単純な組成と多様な物性

ハイエントロピー合金:全く新しい合金材料

Properties

酸化還元

イオン化傾向と標準電極電位:イオンになりやすさの順番

アノードとカソード、正極と負極…:電気化学反応の用語

ラチマー図:元素の標準電極電位を一枚の図で

フロスト図:元素の標準電極電位をもう少し見やすく

エリンガム図:金属の単体を得るために必要な情報

電気分解

電気分解:電気の力で物質を創る

水の電気分解:夢のエネルギー材料「水素」のクリーンな合成法

食塩水の電気分解:現代文明に欠かせない塩素の作成法

燃料電池:水素と酸素を直接電気に変換

電池

電池:化学エネルギーから電気エネルギーへの変換

ボルタ電池:単純に見えて恐ろしく複雑な最初の電池

ダニエル電池:初めての実用的な電池

鉛蓄電池:最初の充電可能な電池

アルカリ乾電池:マンガン電池から続く最も実用的な乾電池の系譜

ニッケルカドミウム電池:かつての充電池

ニッケル水素電池:電池に水素吸蔵合金を使うという発想

リチウムイオン電池:現代社会を支える最強の電池

リチウムイオン電池の正極材料:インターカレーションと金属酸化物

リチウムイオン電池の負極材料:金属リチウムの代わりを見つけよう 

磁気物性

強磁性、反強磁性、反磁性、常磁性…:様々な磁性体とその特徴

強磁性体:磁石になる物質とならない物質の違い

硬磁性と軟磁性:硬派な磁石と軟派な磁石

ヒステリシス曲線:強磁性体の特性の全てがここに

永久磁石:永久ではないけれど

ネオジム磁石:現代文明を支える最強の磁石

サマコバ磁石:かつての最強磁石

三角格子、カゴメ格子、ハニカム格子.... :様々な磁気格子と磁気フラストレーション

熱物性

熱電材料:排熱を電気エネルギーに変える

熱膨張:身近な現象も起源は意外と複雑

負の熱膨張:温めると縮む不思議な材料

電気物性

金属と絶縁体と半導体の違い:エネルギーバンドと電子の動き

常誘電体、強誘電体、圧電体、焦電体…:様々な誘電体とその特徴 

半導体

半導体とドーピング:電気を自由自在に制御できる材料

pn接合:電子を使いこなす第一歩

ダイオード:電子の「一方通行」を実現する

超伝導

超伝導:電気抵抗が厳密に「ゼロ」な材料

“Absence of superconductivity”の一覧:なぜ超伝導が出ないことが面白いのか

マンガンは超伝導と相性が悪い?:超伝導を起こす金属と起こさない金属の違いは何か 

光物性

太陽光のエネルギー

光触媒:太陽光を用いて化学反応を起こす夢のクリーン材料

発光ダイオード(LED):人類の到達した第四の光源

太陽電池:太陽を利用した最もエコな発電

色素増感太陽電池:化学と物理をつなぐ湿式太陽電池

ペロブスカイト太陽電池:新世代の太陽電池は何が画期的なのか

その他の物性

水素吸蔵合金:水素を作っても蓄えなきゃ意味がない

Experiments

ベガード則:格子定数と組成の関係、それは理論か近似か

ホール効果:電流と磁場とキャリアの関係

様々なホール効果:とりあえずホール効果って名前つけとけばいいかの精神

Others

論文の著者の順番にはどんな意味がある?

論文でよく使われるラテン語表現一覧

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