【高校生専用申込ページ】実験室での宝探し 周期表と電子の織り成す深遠な固体の世界

実験室での宝探し
周期表と電子の織り成す深遠な固体の世界

プレミアム講座は東京都立大学教員の専門的かつユニークな研究の内容を紹介する講座です。興味のある方々に受講していただけるよう特別価格で提供しており、入会金も不要（一般の方）です。高校生は無料で受講できます。尚、当講座に関しては事前のキャンセルの場合でも受講料は返却いたしませんのでご了承願います。

皆さんは、「固体」と聞いて何を思い浮かべるでしょうか？

身の回りの固体には、電気を通すもの、磁石になるもの、光を放つものなど、多彩で興味深い性質があり、私たちの社会を支える重要な役割を担っています。これらの性質は、固体中の電子がどのように振舞うかによって決まり、その電子の状態は、「周期表からどの元素を選び、それらの元素 (原子)がどのように並ぶか（結晶構造）」によって大きく左右されます。

こうした固体の性質を化学の視点から理解し、より優れた性質や、全く新しい機能を持つ材料を生み出す学問が「固体化学」です。固体化学では、周期表を材料設計の「地図」として活用し、原子の種類や並び方が、どのように性質や機能につながるのかを探求します。そのため、大学の研究室 (実験室)では、温度・圧力・雰囲気といった条件を精密に調整しながら未知の材料を合成する、まさに「実験室での宝探し」が日々行われています。

数ある固体の性質の中でも、超伝導は特に魅力的な現象のひとつです。物質の電気抵抗がゼロになるという特別な状態で、化学と物理の両面で未解明の点が多く、現代科学の最先端に位置しています。また、その応用範囲は広く、損失なく電力を送る送電技術をはじめ、核融合や量子コンピュータやなどの次世代のエネルギー・情報技術の基盤として大きく期待されています。

本講演では、固体化学を理解する上では欠かせない「周期表の読み方」や、電子のふるまいを理解するための基礎となる「量子論の考え方」をわかりやすく解説します。そして、電気を通す性質 (電気伝導性)を例に、基礎的な仕組みから話を始め、超伝導などの最先端の研究にもふれながら、固体化学が生み出す新しい材料や現象の魅力と、そこに込められた知的探求の面白さを紹介します。さらに、講演者自身の研究への野望も交えながら、固体化学の世界の奥深さを熱くお伝えします！