1
00:00:06,791 --> 00:00:08,525
鋼とプラスチック

2
00:00:08,525 --> 00:00:13,423
どちらも多くのインフラや技術に
欠かせないもので

3
00:00:13,423 --> 00:00:17,129
それらの強みと弱点は互いに補完的です

4
00:00:17,129 --> 00:00:18,900
鋼は丈夫で固いものの

5
00:00:18,900 --> 00:00:21,249
複雑な形に成型するのは
簡単ではありません

6
00:00:21,249 --> 00:00:23,885
一方 プラスチックは
どんな形にでもできるものの

7
00:00:23,885 --> 00:00:26,072
脆弱で柔らかいという性質があります

8
00:00:26,072 --> 00:00:28,424
では １種類の物質で

9
00:00:28,424 --> 00:00:30,616
鋼のように丈夫で
プラスチックのように―

10
00:00:30,616 --> 00:00:33,507
加工しやすいものがあったら
便利だと思いませんか？

11
00:00:33,507 --> 00:00:36,092
多くの科学者や技術者は

12
00:00:36,092 --> 00:00:41,039
両者の性質や それ以上の特長をもった

13
00:00:41,039 --> 00:00:44,290
金属ガラスの発明に
注目しています

14
00:00:44,290 --> 00:00:47,509
金属ガラスには金属と同様の
光沢があり不透明で

15
00:00:47,509 --> 00:00:51,120
やはり金属と同様に
熱や電気を通しやすい性質があります

16
00:00:51,120 --> 00:00:53,500
しかし 他のほとんどの金属よりも丈夫で―

17
00:00:53,500 --> 00:00:56,101
つまり 強い力を加えても

18
00:00:56,101 --> 00:00:58,449
曲がったり凹んだりしません

19
00:00:58,449 --> 00:01:00,193
そのため とても先の尖ったメスや

20
00:01:00,193 --> 00:01:02,253
非常に頑強な電子製品のケースや

21
00:01:02,253 --> 00:01:03,089
ちょうつがい

22
00:01:03,089 --> 00:01:04,132
ネジなど

23
00:01:04,132 --> 00:01:05,632
その用途は まだまだ あります

24
00:01:05,632 --> 00:01:08,019
金属ガラスには
さらに素晴らしい性質もあります

25
00:01:08,019 --> 00:01:10,755
弾性エネルギーを蓄え 解放できるので

26
00:01:10,755 --> 00:01:13,133
スポーツ用品にもってこいです

27
00:01:13,133 --> 00:01:14,258
たとえば テニスラケット

28
00:01:14,258 --> 00:01:15,320
ゴルフクラブ

29
00:01:15,320 --> 00:01:16,700
スキー板などです

30
00:01:16,700 --> 00:01:18,219
耐食性があり

31
00:01:18,219 --> 00:01:22,375
一回の流し込み工程で
鏡のような表面を持つ複雑な形に

32
00:01:22,375 --> 00:01:24,499
鋳造することができます

33
00:01:24,499 --> 00:01:26,812
室温状態での強度に対して

34
00:01:26,812 --> 00:01:29,202
数百℃の高温にすると

35
00:01:29,202 --> 00:01:31,062
とても柔らかくなり

36
00:01:31,062 --> 00:01:34,474
自由な形に作り変えることが出来るのです

37
00:01:34,474 --> 00:01:35,832
再び冷却すると

38
00:01:35,832 --> 00:01:38,278
強度を取り戻します

39
00:01:38,278 --> 00:01:41,206
このような素晴らしい性質の源は
どこにあるのでしょう？

40
00:01:41,206 --> 00:01:45,519
本質的に それは金属ガラス特有の
原子構造にあります

41
00:01:45,519 --> 00:01:48,154
多くの金属は固体として結晶化しています

42
00:01:48,154 --> 00:01:52,278
つまり 個々の金属が判別できるまで
拡大して見てみると

43
00:01:52,278 --> 00:01:56,304
秩序だった繰り返しパターンで
整然と並んでおり

44
00:01:56,304 --> 00:01:58,587
それは物質の隅々まで続いています

45
00:01:58,587 --> 00:01:59,871
氷は結晶でできています

46
00:01:59,871 --> 00:02:01,124
ダイアモンドも

47
00:02:01,124 --> 00:02:02,219
食塩もそうです

48
00:02:02,219 --> 00:02:04,603
これらの物質を十分に加熱して
融解させると

49
00:02:04,603 --> 00:02:07,985
原子は自由に振動し
無造作に動き回りますが

50
00:02:07,985 --> 00:02:09,590
再び冷却すると

51
00:02:09,590 --> 00:02:11,427
原子は秩序を取り戻し

52
00:02:11,427 --> 00:02:13,841
再び結晶化します

53
00:02:13,841 --> 00:02:17,219
しかし 溶解した金属を
各原子が本来の場所に定まらないほどに

54
00:02:17,219 --> 00:02:20,055
急速に冷却し

55
00:02:20,055 --> 00:02:21,914
液体のような 無秩序で

56
00:02:21,914 --> 00:02:26,356
非晶質の内部構造をもった
固体を作るとどうなるでしょう？

57
00:02:26,356 --> 00:02:28,096
それが金属ガラスです

58
00:02:28,096 --> 00:02:31,579
この構造では多くの金属に存在する
粒界がないので

59
00:02:31,579 --> 00:02:33,472
有利な点があります

60
00:02:33,472 --> 00:02:36,884
粒界は ひっかき傷がついたり
腐食したりする

61
00:02:36,884 --> 00:02:38,783
弱点なのです

62
00:02:38,783 --> 00:02:43,394
最初の金属ガラスは
1960年に金とシリコンから作られました

63
00:02:43,394 --> 00:02:44,837
簡単なことではありませんでした

64
00:02:44,837 --> 00:02:47,505
金属原子は急速に結晶化するので

65
00:02:47,505 --> 00:02:51,405
科学者たちは 合金をもの凄く急速に―

66
00:02:51,405 --> 00:02:54,527
１秒当たり百万度という速さで
冷却しなければなりませんでした

67
00:02:54,527 --> 00:02:57,456
微小な小滴を冷却した銅板に射出するか

68
00:02:57,456 --> 00:03:00,317
ロールに吹き付けて
非常に薄いリボン状にしたのです

69
00:03:00,317 --> 00:03:05,440
当時の金属ガラスは
数十~数百ミクロンほどの厚さにしかならず

70
00:03:05,440 --> 00:03:08,657
あまりにも薄いので
多くの場合 実用にはなりませんでした

71
00:03:08,657 --> 00:03:10,715
しかし その後 科学者たちは

72
00:03:10,715 --> 00:03:14,318
複数の異なる金属を混ぜると
自由に混合できるものの

73
00:03:14,318 --> 00:03:16,899
容易に結晶化しないことを
発見しました

74
00:03:16,899 --> 00:03:19,701
なぜなら 大抵の場合
金属の原子の大きさが異なるため

75
00:03:19,701 --> 00:03:22,945
混合物の結晶化は
とってもゆっくりと進行するからです

76
00:03:22,945 --> 00:03:26,034
つまり それほど急速に
冷却する必要がないので

77
00:03:26,034 --> 00:03:27,616
ミクロンではなく数センチまで

78
00:03:27,616 --> 00:03:30,092
厚さの増した材料が出来ます

79
00:03:30,092 --> 00:03:34,375
このようにしてできた物質を
バルク金属ガラス またはBMGといいます

80
00:03:34,375 --> 00:03:37,042
今では 何百種類もの
BMGが作られています

81
00:03:37,042 --> 00:03:40,109
では 橋や車を 全てBMGで
作ることは出来ないのでしょうか？

82
00:03:40,109 --> 00:03:44,349
現在入手可能なBMGの多くは
パラジウムやジルコニウムといった

83
00:03:44,349 --> 00:03:46,537
高価な金属で作られており
しかも―

84
00:03:46,537 --> 00:03:48,022
非常に純度が高くなければなりません

85
00:03:48,022 --> 00:03:51,374
なぜなら いかなる不純物も
結晶化を促進するからです

86
00:03:51,374 --> 00:03:56,386
そのため BMGでできた摩天楼や
スペースシャトルは天文学的に高価になります

87
00:03:56,386 --> 00:03:57,776
また その強度に反し

88
00:03:57,776 --> 00:04:02,089
荷重がかかる用途では
まだ十分に頑強とはいえません

89
00:04:02,089 --> 00:04:05,082
強い応力が掛かると
突如として亀裂が入るので

90
00:04:05,082 --> 00:04:08,206
例えば橋には向いていません

91
00:04:08,206 --> 00:04:12,065
しかし 技術者がBMGを
安価な金属から作り

92
00:04:12,065 --> 00:04:14,058
もっと頑強にする方法を見出したならば

93
00:04:14,058 --> 00:04:15,736
この超越的な物質の可能性に

94
00:04:15,736 --> 00:04:17,309
限りはありません