クエリ: 屈折率や透明度を高くするため、クリスタルガラスに加えられる金属元素は何でしょう?
文章: クリスタル・ガラス 一般的には、珪砂(SiO2)、カリウム、ソーダ灰というガラスの主成分に、酸化鉛(PbO)を添加して形成される鉛ガラスの一種を指す。 ガラスの製造時に酸化鉛等を添加することでガラスの溶解温度が低く抑えられ成形もソーダガラスに比べて容易になること、また透明度と屈折率が高まり水晶(クリスタル)のように輝く透明なガラスになることから、通称として「クリスタル」と呼ばれる。一般的には鉛の含有量が上がるほど光の透明度や屈折率が高くなり、また比重が大きくなるとともに打音が澄んで余音を持つ。このため、特にワイングラスなど工芸用では酸化鉛が多いものが好まれる。 しかし、その実現には、溶解・成形・徐冷・加工などの高度な製造技術や、鉄分など不純物の除去や他の混合物の配合など全体的な化学組成の調整が重要であり、一概に鉛の含有量が高ければ良いという訳ではない。
文章: 金 自然に存在する金には通常、10%程度の銀が含まれており、銀の含有率が20%を超える物はエレクトラム、青金または琥珀金と呼ばれる。さらに銀の量を増やしていくと、色は次第に銀白色になり、比重はそれにつれて下がる。なお、金合金における金の含有率を品位といい、千分率もしくはカラット(K)で表される。金は熱伝導、電気伝導ともに優れた性質を持ち、空気では浸食されない。熱、湿気、酸素、その他ほとんどの化学的腐食(通常の酸やアルカリ)に対して非常に強い。そのため、貨幣の材料や装飾品として古くから用いられてきた。一方、金はある特殊な条件下で化合物を生成する。 文章: 光学フィルター 光学フィルターは、基板となる材料(一般的にはガラス)そのものに光を吸収する物質を混ぜるか、基板の表面に光学薄膜を成膜するかによって作製される場合がほとんどである。光の吸収に波長選択性のあるもの(例えばCdSなどの半導体微粒子)をガラス中に分散させ、その吸収によって透過する光を選択するものは、色ガラスフィルターと呼ばれることが多い。ロングパスフィルターが多く、少しずつ波長の異なるものがシリーズ化され市販されている。波長選択性のない光吸収物質をガラス中に分散させたものは、吸収型のNDフィルターとなる。(ただし、厳密に言うと多少の波長依存性はある)基板の表面に成膜される光学薄膜は、金属薄膜と誘電体薄膜に大別される。金属薄膜は、波長依存性が少ないため、反射型のNDフィルターあるいはビームスプリッターとして使われる。反射率は膜厚によって任意に制御することができる。 文章: ダイクロガラス ガラス板の片面に金属を真空蒸着させたもの。ベースとなるガラスには、透明(薄黄色)のガラスか黒の色ガラスが使われる。真空蒸着させる金属には、金・銀・銅・チタンなどが使われる。 ベースになるガラスの色と蒸着する金属の組み合わせによって、虹色や玉虫色など、さまざまな色彩に輝く。 金属皮膜の厚みや焼成温度によって、表面の金属が飛んでしまうことがあるため、バーナーワークに使用する場合は注意が必要になる。 文章: ローズオーラ ローズオーラ は人工的に作られた宝石の一種。透明度がありランクも高い水晶に金、銀(白金ともいわれる)を蒸着して作られる。ピンクオーラとも呼ばれる。中にはローズクォーツに上記金属を蒸着したものもある。 真空内において、水晶を熱し、その後高温に熱しイオン化した金属の蒸気を添加する。金属原子が水晶の表面に蒸着し独特の金属光沢を水晶に与える。 色合いは透明感のある赤-濃いピンクのような色である。そのため別名に「ピンクオーラ」というものがある。表面に現れる反射光は金色を呈し、コーティングクリスタル(オーラクリスタル)独特の光沢を有す。 似たような色合いからゴールデンフラッシュカーネリアンと混同されやすいが、このカーネリアンは、赤は赤でもオレンジに近く、石の透明度は低く曇っている。また、ローズクォーツに加工を施したものをローズオーラと呼ぶところもあるが、実際はフラッシュローズクォーツという。また、赤メノウに加工を施したものをピンクオーラとしているところもあるが、大きな間違いである。 ローズオーラはアクアオーラ等に比べると流通量は多くないが、宝石の中でもさして高価ではなく、色の美しさから人気がある。ブレスレットなどの小さな装身具に用いるために、球状もしくはビーズ状に研磨されたものに加工を施しているものは少ないが最近は少しずつだが見られるようになってきた。現在はペンダントなどの大きな装身具に用いたり、ポイントとして用いるために、水晶全体をそのまま用いるものが多い。またクラスター(群晶)のものも見られる。 ローズオーラもまた、他のコーティングクリスタル同様にクリスタルヒーリングに用いられることもある。 文章: カリガラス 透明度が高く、硬い。彫刻を施すのに適する。特にシレジア山脈の珪石には鉄分が少なかったため、ほぼ無色透明に近いものができたという。 文章: ダイヤモンド類似石 ごく最近まで「窓ガラス検査」と呼ばれる判別法がダイヤモンドの真贋を見極めるのに妥当な方法であると一般的には考えられていた。これは破壊検査の一種で、検査対象石で窓ガラスをこすって傷の有無を見るものである。石が本物であれば窓ガラスにだけ傷がつき、石のほうには傷がつかない。通常のガラスの代わりにサファイアガラス(コランダム、モース硬度9)製の板を用いることもある。だが、この方法は以下に示した3つの理由からお勧めできない。まず、ガラスの硬度はふつう6あたりでかなり低く(サファイアガラスは9で相当硬いが)、多くの鉱物(ダイヤモンド類似石に用いられるものも多数含まれる)はこれよりは高い硬度値を示す。次に、ダイヤモンドは結晶構造上四方向のへき開面を有しており、これらの面に沿って力を加えると簡単に割れてしまう。すなわち、場合によっては検査の過程で砕けてしまう可能性が否めない。最後に、多くのジュエリーに組み込まれた《ダイヤモンドかもしれない石》は、その真贋とは別にそれなりの価値があるとされており、万一傷などついたらその価値を損なうからである。 宝石用ダイヤモンドの比重もしくは密度は3.52で、ほぼこの値から外れない。ほとんどのダイヤモンド類似石はこれよりずっと重いか、あるいは若干軽いため、裸石の場合はこの差を利用して簡単に真贋を見極めることができる。ジヨードメタンのような比重値の高い液体がこの目的のために使用されるが、こうした液体は強い毒性を有するのでこの鑑定法はあまり用いられない。より実用的な方法は、対象石の各パラメータを測定し、想定される容積値や重量値と比較する方法である。一例を挙げると、キュービックジルコニア(比重5.6-6)は、同サイズの本物のダイヤモンドに比較して、1.7倍ほどの重量になる。 ダイヤモンドは通常、そのきらめき(ブリリアント)を引き出すためブリリアントカットが施される。ブリリアントとは、石に入射した光が全て石の底面で反射し白く輝くことであり、それに加え虹色のカラフルな光の明滅(ファイアと呼ばれる)を見せる。この2段階にわたる光の芸術は石に施されたカットによるものだが、カットでそうなるのはダイヤモンドが2.417(ナトリウムのD線波長589.3nm下において)という高い屈折率と0.044(ナトリウム光のB線~G線間の測定)という、(白色光を七色に分光できるレベルの)高い分散値を有するからである。であるから、ダイヤモンド類似石の屈折率と分散値が本物のそれより著しく低ければ、輝きが鈍って見える、あるいは「死んでいる」といった表現が似合うかもしれない。逆に屈折率と分散値が本物のそれより高すぎれば、どこかまがまがしく輝き、美しいというよりむしろしつこいと感じるだろう。 文章: 酸化ガリウム(III) 酸化ガリウム(III)の光学的機能を正確に決定するためにはデバイスシミュレーションと原料調整方法の改善が重要である。酸化ガリウム(III)薄膜はガスに敏感な素材として商業的な関心が向けられており、酸化ガリウム(III)ベースのガラスは先端技術に用いられる最高の光学材料の一つである。β-酸化ガリウム(III)の光学機能を決定するためには偏光解析(en:Ellipsometry)が用いられる。 酸化ランタンー酸化ガリウム系ガラスは高屈折率ガラスとしての用途が見込まれていたが、この組成の溶融物は結晶化傾向が非常に強いため、るつぼを使った通常のガラス製造法ではるつぼとの接触面から結晶化が進行してガラス化が不可能だった。 容器界面で起きる結晶化の問題は、るつぼを用いない無容器浮遊法(ガス圧で材料を浮遊させた状態で溶融冷却を行う)の導入により回避でき、2022年に東京大学やニコンが共同で出願した特許文献では無容器浮遊法によって、可視光域における屈折率が1.85-2.25で、紫外線 (370nm) から赤外線 (6μm) までの広い波長に渡って透明なランタン-ガリウム系酸化物ガラスを製造し得ることを報告している。 文章: 光学ガラス 光学ガラス(こうがくガラス)とは、レンズ、プリズムなどのように、光の反射、屈折によって画像を伝送する光学素子の材料となる高い均質度をもったガラスのこと。1609年にイタリアのガリレイが凸、凹両レンズを組み合わせた望遠鏡で天体観測をしていることから、ガラスは人間が最初に開発した機能性材料といえる。 文章: 銅 単結晶の銅は軟らかく、電気伝導度および展延性が高い金属であり、これは同じ第11族元素である銀や金と共通した性質である。これは閉殻構造を取るd軌道の外側にs軌道の電子が1つだけ存在しているという、第11族元素の電子配置に起因している。このような電子配置であるためにd軌道の電子の多くは原子間の相互作用に寄与せず、原子同士を結び付ける金属結合はs軌道の電子によって支配される。そのためこれらの元素は、d軌道が閉殻でなくd軌道の電子が結合に寄与する他の金属元素と比較して共有結合性が弱く金属結合性が強い結合が形成されることとなり、高い電気伝導度や延展性といった金属結合に起因する性質が強く現れる。巨視的なスケールにおいては、結晶格子に結晶粒界のような拡張欠陥が発生して硬度が増すため、負荷応力下での流動性の妨げとなる。そのため、通常銅は単結晶形よりも強度の高い多結晶微粒子の形で供給される。 銅は室温において、純粋な金属の中で2番目に高い電気伝導性 (59.6×10 S/m)および熱伝導率 (386 WmK)を有する。室温における金属中での電気伝導の抵抗の大部分は結晶格子の熱振動によって電子が拡散されることに起因しており、銅のような軟らかい金属ではこの熱振動が比較的弱いということが、その原因の1つとなっている。空気中における銅の最大許容電流密度はおよそ3.1×10 A/mであり、それ以上になると過熱する。銅は他の金属と同様に、他の金属と接触することで電気腐食(英語版)を起こす。 青みがかった色のオスミウム、黄色いセシウム、黄色の金と共に、銅は自然の色が灰色もしくは銀色以外の色である3つの金属元素のうちの1つである。銅は赤橙色をした金属であるが、空気中に曝されると赤みがかった色に退色する。この特徴的な銅の色は、満たされている3d軌道と半分空になっている4s軌道の間での電子遷移に起因し、これらの電子軌道のエネルギー差が赤橙色の光と一致するためにこのような色を示す。これは金が特徴的な金色を示すメカニズムと同一のものである。 文章: 雨センサー 現代の最も一般的な雨センサーは全反射の原理に基づいている。常に、車内から赤外光がフロントガラスに対して45度の角度で照射される。ガラスが乾いていれば、全反射の臨界角は42度前後である。この値は以下の全反射の式を使って得られる。 上式において、 n 1 = 1 {\displaystyle n_{1}=1} は赤外光に対する空気の屈折率の近似値、 n 2 = 1.5 {\displaystyle n_{2}=1.5} は赤外光に対するガラスの屈折率の近似値である。この場合、赤外光の入射角が45度であるため、全ての光は反射され、検出器は最大強度を受け取る。 ガラスが濡れていれば、水の屈折率 ( n 1 = 1.3 {\displaystyle n_{1}=1.3} ) が空気よりも高いため、臨界角は60度前後に変化する。この場合、入射角が45度であるため、全反射が得られない。光線の一部はガラスを通して伝わり、反射によって観測される光強度はより小さくなる。これによってシステムは水を検知し、ワイパーを作動させる。 文章: フッ化物ガラス フッ化物ガラス(ふっかぶつガラス、fluoride glass)とは、酸素の代わりにフッ素を含む非石英系ガラスである。SiO2を主成分とする普通のガラスではない。可視光から赤外線にかけて透過性を有する為に、光ファイバー素材として利用されている。 フッ化物ガラスはインジウム、アルミニウムのフッ化物を主材料としアルカリ土類金属のフッ化物を添加する。光ファイバー素材ではf‐ブロック元素のフッ化物を添加する物もある。1974年にMarcel Poulain らがジルコニウム、バリウム、ランタン、ナトリウムフッ化物で構成された重金属のフッ化物ガラスZBLAN を発見した。ZBLANファイバーについては数多くの論文が発表されている。 文章: 粘土鉱物 金属イオン(アルミニウム、ナトリウム、カルシウム等)とケイ酸が連結しできたシートが、層状に形成されている。このシートの間隙に水や金属イオン、場合によっては有機物まで容易に取り込み放出することから、湿度調整やイオン交換性、触媒など、機能性材料として、生活用品をはじめ多様な分野で利用されている。また、セラミック素材や陶器の原料として利用されている。 文章: クリスタリン クリスタリン(Crystallin)は、動物の眼のレンズに当たる器官、水晶体に存在するタンパク質の一種。重量にして水晶体の1/2~1/3を占める。ほ乳類の場合、α-、β-、γ-の3種のタンパクの混合物である。もともとは異なった用途に使われており、ホヤの中枢神経系にあるクリスタリンは重力の感知に関わっていると見られている。なおクリスタリンの詳細な立体構造の解明は結晶化の難しさから難航しているが、近年になりα-クリスタリン、γB-クリスタリンの構造が判明した。ちなみに、1826年にインディゴを加熱して得られた化合物が同名の「クリスタリン」と名付けられたことがあったが、こちらは後にアニリンという名称に統一されたため、この名は消失している。 文章: 二酸化テルル 音響光学材料や条件付きガラス形成剤として用いられる。すなわち、数モルパーセントの酸化物やハロゲン化物などの添加剤を加えることによりガラスを形成する。二酸化テルルガラスは高い屈折率を持ち、電磁スペクトルでは中赤外部まで優れた透過性を持つため光導波路の材料として興味が持たれている。また、二酸化テルルガラスはラマン散乱においてシリカの30倍までの散乱光強度を示すため、増幅作用を持つ光ファイバーの材料として有用とされる。 文章: 二酸化ゲルマニウム GeO2は光ファイバーのような光学ガラスの屈折率を調整するための添加剤として利用される。石英ガラスに添加されたGeO2は屈折率を増大させる方向に働き、光ファイバーのコア部分に用いられる。このような光学ガラスは塩化物を原料として化学気相蒸着法によって合成され、ゲルマニウムの場合は原料として四塩化ゲルマニウムが用いられる。 GeO2はポリエチレンテレフタラート樹脂 (PET) を合成する際の触媒として利用される。PETの触媒としては他にアンチモンやチタンなどが利用されるが、GeO2触媒で製造したPETは高温においても透明性を維持できる特性を有する。PETの触媒は安価な三酸化アンチモンの利用が世界的に主流であるが、日本では高温で飲料をボトルに充填して殺菌する充填方式を採用しているため、飲用ボトル向けに耐熱性を有するGeO2触媒で製造したPETが主に使われている。しかしながら、日本企業においても飲料の充填方法の変更による安価なアンチモン触媒製PETの利用が広まっており、Ge価格の高騰も相まってPET向けのGeO2の需要は減少している。