レアアースに隠された電子が現代技術の多くを可能にする

Nov 17, 2023

上海トランスラピッドは、最高時速 430 キロメートル (270 マイル) の速度で走行する高速磁気浮上 (リニアモーターカー) 列車です。 このようなシステムに必要な磁石は希土類金属に依存しています。 現在、6 つの鉄道が高速かつ低エネルギーのリニアモーターカーサービスを提供しています。

クリスチャン・ピーターセン=クラウゼン/モーメント・オープン/ゲッティイメージズプラス

ニック・オガサ著

2023 年 5 月 4 日午前 6 時 30 分

フランク・ハーバートの『砂丘』シリーズの第 1 巻は、1965 年に初登場しました。スパイス メランジと呼ばれる貴重な天然物質の採掘は、この壮大な宇宙物語の推進テーマでした。 このスパイスは、人々に宇宙の広大な空間をナビゲートする能力を与えました。 それは銀河間文明の基礎にもなりました。 もちろん、それはフィクションでした。

ここ地球に戻ってみると、現実の世界では、金属元素のグループが私たち独自のテクノロジー主導の社会を可能にしました。 レアアースと呼ばれるこれら 17 個の元素は、現代のほぼすべての電子機器にとって重要です。 そして、これらの金属の需要は急増しています。

ほとんどの周期表では 15 個のレアアースが 1 行を構成しています。 ランタニドとして知られるそれらは、ランタンからルテチウム (原子番号 57 から 71) まであります。また、スカンジウム (原子番号 21) とイットリウム (原子番号 39) もレアアースに含まれます。 これら最後の 2 つの元素は、ランタニドと同じ鉱床で発生する傾向があります。 それらは同様の化学的特性も持っています。

希土類セリウムは、原油を加工して多くの有用な製品を生成する触​​媒として機能します。 原子炉は別のガドリニウムに依存しています。 中性子を捕捉して、原子炉の燃料によるエネルギーの生成を制御します。

しかし、レアアースの最も優れた能力は、その発光と磁性です。 たとえば、スマートフォンの画面を着色するために私たちはレアアースに依存しています。 彼らは蛍光を発して、ユーロ紙幣が本物であることを示します。 海底に沿って光ファイバーケーブルを通じて信号を中継します。 また、世界で最も強力で信頼性の高い磁石の構築にも役立ちます。 これらの金属はヘッドフォン内で音波を生成し、空間を介してデジタル データを増幅します。

最近では、レアアースが風力発電や電気自動車などのグリーンテクノロジーの成長を促進しています。 量子コンピューターで使用される新しい部品が誕生する可能性もあります。

「それらはどこにでもあります」とスティーブン・ボイドはこれらの金属について言います。 彼は合成化学者であり、カリフォルニア州ディクソンに拠点を置く独立系コンサルタントです。レアアースの用途に関して言えば、「リストは数え切れないほどあります」と言います。

レアアースは展性がある（変形しやすい）傾向があります。 これらの金属は融点と沸点も高くなります。 しかし、彼らの秘密の力は電子にあります。

すべての原子には電子に囲まれた原子核があります。 それらの小さな電子は軌道と呼ばれるゾーンに生息しています。 原子核から最も遠い軌道にある電子は価電子として知られています。 それらは化学反応に参加し、原子同士を結び付ける結合を形成します。

ほとんどのランタニドは、別の重要な電子セットを持っています。 これらの「f電子」はゴルディロックスゾーンに存在します。 それは価電子の近くにありますが、原子核にわずかに近いところにあります。 「希土類元素の磁気特性と発光特性の両方を担うのはこれらの f 電子です」とアナ・デ・ベッテンコート・ディアス氏は言う。 彼女はネバダ大学リノ校の無機化学者です。

刺激を受けると、希土類金属は光を放射します。 コツは、f電子をくすぐることだ、とド・ベッテンコート・ディアス氏は言う。 レーザービームなどのエネルギー源は、希土類元素内の 1 つの f 電子を衝突させることができます。 このエネルギーは電子を励起状態に押し上げます。 その後、開始状態、つまり基底状態に戻ります。 その際、これらの f 電子は光を放出します。

17 個の元素のグループ (この周期表では青で強調表示されています) はレアアースとして知られています。 ランタニドとして知られるそれらのサブセット (ルテチウム、Lu、およびランタン、La で始まる行) が 1 つの行に表示されます。 希土類元素には、これらの金属に磁性と発光特性を与える電子 (f 電子と呼ばれる) のサブシェルがあります。

励起された後、各希土類は確実に正確な波長（色）の光を放射するとド・ベッテンクール・ディアス氏は指摘する。 これにより、エンジニアは多くの電子機器の電磁放射 (光) を注意深く調整することができます。 たとえば、テルビウムは約 545 ナノメートルの波長で光を放射します。 そのため、テレビ、コンピューター、スマートフォンで使用される画面で緑色に光る蛍光体を作成するのに適しています。 ユウロピウムには 2 つの一般的な形態があり、赤色と青色の蛍光体の製造に使用されます。 このような蛍光体は、画面を虹のほとんどの色合いで描くことができます。

レアアースは有用な不可視光も放射します。 イットリウムは、イットリウム-アルミニウム-ガーネット (YAG) 結晶の主要成分です。 これらは多くの高出力レーザーの中核を形成します。 エンジニアは、YAG 結晶と別の希土類を組み合わせることで、これらのレーザーの波長を調整します。 最も人気のあるものは、ネオジム配合 YAG レーザーです。 これらは、鋼のスライスやタトゥーの除去からレーザー距離測定まで、幅広い用途に使用されています。 また、エルビウム YAG レーザー ビームは、特定の手術には良い選択肢です。 それらの光は組織内の水に容易に吸収されるため、あまり深くスライスすることはありません。

レーザー以外にも、ランタンは暗視ゴーグルの赤外線吸収ガラスの製造に不可欠です。 「そしてエルビウムは私たちのインターネットを動かしています」とTian Zhong氏は言います。 彼はイリノイ州シカゴ大学の分子工学者です。 私たちのデジタルデータの多くは光として光ファイバーを通って伝わります。 通常、その波長は約 1,550 ナノメートルで、エルビウムが放出するものと同じです。 光ファイバーケーブル内の信号は、信号源から遠くに伝わるにつれて暗くなります。 これらのケーブルは海底を何千キロメートルも伸びることができるため、信号を増強するためにファイバーにエルビウムが添加されています。

1945 年、科学者たちは世界初のプログラム可能な汎用デジタル コンピューターを構築しました。 正式名称はENIAC。 しかし、科学者たちはすぐにそれを「巨大な脳」と名付けました。 そしてそれは適切でした。 象4頭以上の重さがあり、テニスコートのおよそ3分の2の面積をカバーしていました。

それから 80 年も経たないうちに、私たちのスマートフォンは、ENIAC がかつて持っていたよりもはるかに優れたコンピューティング能力を誇っています。 社会がこのエレクトロニクス技術の縮小をもたらしたのは、主にレアアースの並外れた磁力のおかげです。 そして、それらの f 電子がその理由です。

レアアースには多くの電子軌道がありますが、f 電子は 7 つの軌道の特定のグループ (サブシェル) に存在します。 各軌道には最大 2 つの電子を収容できます。 しかし、ほとんどのレアアースには、このサブシェル内に電子が 1 つだけ含まれる複数の軌道が含まれています。

たとえば、ネオジム原子には、これらの孤立原子が 4 つあります。 ジスプロシウムとサマリウムは、5 つの孤立電子を持つ 2 つの希土類です。 重要なのは、これらの不対電子は同じ方向を指す、つまり回転する傾向がある、とボイド氏は言う。 「それが、私たちが古典的に磁気として理解している北極と南極を生み出すものです。」

これらの孤立した f 電子は、価電子の殻の後ろで飛び交います。 これにより、同期したスピンが熱やその他の減磁力からある程度保護されます。 そのため、これらの金属は永久磁石の製造に最適であると Zhong 氏は言います。

永久磁石の磁場は、冷蔵庫のドアに写真を留めているものと同様、磁石の原子構造から発生します。 (対照的に、電磁石には電流が必要です。電流をオフにすると磁気も消えます。)

しかし、たとえシールドがあったとしても、希土類磁石には限界があります。 たとえば、純粋なネオジムはすぐに腐食して破損します。 また、その磁力は摂氏 80 度 (華氏 176 度) を超えると強度を失い始めます。 そのため、メーカーはレアアースと他の金属の合金を作ることがよくあります。 これにより、これらの磁石はレアアースだけから作られた場合よりも弾力性が高くなる、とドゥルガ・パウディアル氏は言う。 彼はアイオワ州のエイムズ国立研究所の理論物理学者です。

一部のレアアースは他の金属の磁場を調整できるため、この合金のアプローチはうまく機能すると彼は付け加えた。 重みのあるサイコロが優先的に片側に着地するのと同じように、ネオジムやサマリウムなどの一部のレアアースは、特定の方向に強い磁性を示します。 それは、彼らの 4f サブシェルの軌道が不均一に満たされているためです。 この方向性を利用して、鉄やコバルトなどの他の金属の磁場を調整することができます。 その結果、堅牢で非常に強力な磁石が誕生しました。

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最も強力な合金磁石は、ネオジム、鉄、ホウ素の混合物である NIB です。 3 キログラム (6.6 ポンド) の NIB 磁石は、その重量の 100 倍を超える物体を持ち上げることができます。 世界の永久磁石の 95 パーセント以上はこの希土類合金から作られています。 スマートフォンに振動を発生させたり、イヤホンやヘッドホンで音を発生させたりする磁石です。 ハードディスク ドライブ上のデータの読み取りと書き込みが可能になります。 また、MRI 装置で使用される磁場も生成します。

これらの磁石に少量のジスプロシウムを添加すると、耐熱性が向上します。 現在では、多くの電気自動車を駆動するモーターの高温の内部で回転するローターとして最適な選択肢となっています。

1960 年代に開発されたサマリウム コバルト合金は、最初に普及した希土類磁石に使用されました。 サマリウムコバルト磁石はNIB磁石に比べて若干弱いですが、耐熱性、耐腐食性に優れています。 そのため、自動車や飛行機の高速モーター、発電機、速度センサー、および一部の熱追尾ミサイルの可動部分での使用に最適です。 サマリウム コバルト磁石は、ほとんどのレーダー システムや通信衛星から発信される信号を増強するために使用されるデバイスの心臓部も形成します。 これらの希土類ベースの信号ブースターの一部は、ボイジャー 1 号宇宙船からデータを送信しています。 1977 年 9 月に打ち上げられたこの宇宙船は、最も遠い人工物体であり、すでに 230 億キロメートル (140 億マイル) 以上離れています。

強力で信頼性の高い希土類磁石は、多くの環境に優しい技術の中心でもあります。 これらは、電気自動車で使用されるモーター、ドライブトレイン、パワーステアリング、その他多くの部品に含まれています。 テスラが最も航続可能なモデル3車にネオジム合金磁石を使用していることにより、磁石メーカーがすぐに十分なネオジム（主に中国で採掘されている）を入手するのが困難になるのではないかという懸念が生じている。

希土類磁石は、多くの洋上風力タービンのギアボックスの代わりにも使用されています。 これらはタービンの効率を高め、保守の必要性を軽減します。 そして8月には中国の技術者が「Rainbow」を導入した。 これは、レアアースを利用した世界初の磁気浮上鉄道です。 その磁石により、電車は電力を消費せずに線路上に浮くことができます。

レアアースは近い将来、量子コンピューティングを進歩させる可能性さえあります。 従来のコンピュータは、データをバイナリ ビット (0 と 1) として保存および記録します。 量子コンピューターは代わりに量子ビットを使用します。 量子ビットとも呼ばれ、一度に 2 つのデータ状態を占有することができます。 レアアースを含む結晶は、シールドされた f 電子が量子データを長期間保存できるため、優れた量子ビットを生成すると Zhong 氏は言います。 将来、科学者は希土類量子ビットの発光特性を操作して、量子コンピューター間で情報を共有することさえできるかもしれません。 それによって量子インターネットが誕生する可能性がある、とZhong氏は言う。

レアアース金属がこれらすべての新興技術の拡大をどのように促進するかを正確に予測するのは時期尚早です。 しかし、おそらく言えるのは、「レアアースは、大量に必要になるため、あまりレアではない方が良い」ということです。

合金: 金属と 1 つ以上の元素 (金属または非金属) の混合物で、個々の元素が顕微鏡レベルで完全に混合されています。

原子 : 化学元素の基本単位。 原子は、正に荷電した陽子と荷電していない中性子を含む高密度の原子核で構成されています。 原子核は、負に帯電した電子の雲によって周回されています。

原子番号: 原子核内の陽子の数。原子の種類とその振る舞いを決定します。

紙幣 : 折りたためる紙幣を指す用語です (現在、プラスチックを使用している国もあります)。 紙幣 (「20 ドル紙幣」のように紙幣と呼ばれることもあります) にはさまざまな額面があり、色やサイズも異なります。 米国の紙幣は、その主な色が緑色であるため、「グリーンバック」と呼ばれることがあります。

バイナリ : 2 つの一体的な部分を持つもの。 (数学およびコンピューター サイエンスにおいて) 値が 1 (オン) または 0 (オフ) の 2 つの記号を使用して表される数値体系。

少し : (コンピュータ サイエンスにおいて) この用語は binary digit の略です。 値は 0 または 1 です。

つなぐ : (化学において) 分子内の原子 (または原子のグループ) 間の半永久的な結合。 それは、関与する原子間の引力によって形成されます。 結合すると、原子は 1 つのユニットとして機能します。 構成原子を分離するには、熱またはその他の種類の放射線としてエネルギーを分子に供給する必要があります。

ボロン: 原子番号 5 の化学元素。科学記号は B です。

触媒 : (v. 触媒) 化学反応の進行を促進する物質。 例としては、酵素や、白金やイリジウムなどの元素が挙げられます。

化学反応: 物理的形態の変化 (固体から気体へなど) ではなく、物質の分子または構造の再配置を伴うプロセス。

コンサルタント : 通常、企業または業界の外部専門家として仕事を行う人。 「独立した」コンサルタントは、専門的なアドバイスや分析スキルを企業や他の組織と短期間共有する契約に署名する個人として、単独で活動することがよくあります。

芯: オブジェクトの中心にある何か (通常は丸い形)。

腐食する: (n. 腐食) 金属や岩石など、通常は丈夫な材料を弱めたり破壊したりする化学プロセス。

宇宙: (形容詞: 宇宙) 宇宙とその中のすべてを指す用語。

原油：地中から出てくるそのままの形の石油。

デジタル: (コンピュータ科学および工学において) 何かが 2 進法 (すべての数値が 0 と 1 のみの連続を使用して表示される) に基づいて、コンピュータまたはその他の電子デバイス上で数値的に開発されたことを示す形容詞。

電流: 電荷の流れ、つまり電気は、通常、電子と呼ばれるマイナスに帯電した粒子の動きから生じます。

電気: 通常、電子と呼ばれるマイナスに帯電した粒子の動きから生じる電荷の流れ。

電磁放射 ：光の形を含む波として伝わるエネルギー。 電磁放射線は通常、その波長によって分類されます。 電磁放射線のスペクトルは、電波からガンマ線まで多岐にわたります。 電子レンジや可視光線も含まれます。

電子 : 負に帯電した粒子。通常は原子の外側領域を周回しているのが見られます。 また、固体内の電気の伝達者。

エレクトロニクス: 電気によって駆動されるが、その特性が電荷の移動を制御またはゲートする半導体またはその他の回路によって制御されるデバイス。

要素 : より大きな構造物の構成要素。 (化学において) 100 以上の物質のそれぞれの最小単位は 1 つの原子です。 例としては、水素、酸素、炭素、リチウム、ウランなどが挙げられます。

エンジニア : 科学と数学を使って問題を解決する人。 動詞としての「エンジニアリング」とは、何らかの問題や満たされていないニーズを解決するデバイス、材料、またはプロセスを設計することを意味します。

ユーロピウム : 純粋な状態では銀色の金属として現れる希少な化学元素です。 これは一部の鉱物に含まれており、水や風によって長距離を運ばれる鉱物粒子の供給源を追跡するために使用できます。

f電子 : これらは、より大きな原子の殻に存在する電子 (最大 14 個) です。 この「f」殻には 7 つの軌道があります。 これらの各軌道は、最大 2 つの電子を受け入れることができます。

ファイバ: 糸やフィラメントに似た形状のもの。

フィクション: (形容詞。フィクション) 実際の出来事を描写したものではなく、でっち上げられたアイデアや物語。

分野: (物理学において) 磁気 (磁場によって生成される)、重力 (重力場によって)、質量 (ヒッグス場によって)、または電気 (電場によって) など、特定の物理的効果が作用する空間内の領域。

蛍光する : (形容詞: 蛍光) 1 つの波長 (色) の光を吸収し、別の波長として再放射するプロセス。 その再放射された光は蛍光として知られています。

力: 物体の動きを変化させたり、物体を互いに近づけたり、静止した物体に動きや応力を生じさせたりする可能性のある外部の影響。

骨折 ：（名詞）休憩。 (動詞) 何かを壊し、亀裂や亀裂を誘発すること。

発生器: 機械エネルギーを電気エネルギーに変換するために使用される装置。

ゴルディロックスゾーン: 科学者が、何かが起こるのに「ちょうどいい」連続体内の狭い範囲を説明するために使用する用語。

緑: (化学および環境科学において) 生物や環境にほとんど、あるいはまったく害を及ぼさない製品やプロセスを表す形容詞。

ホスト : (v.) 何かのために家や環境を提供する行為。 たとえば、Web サイトでは写真、ニュース、その他の種類の情報をホストできます。

銀河間: 銀河間のある位置を表す形容詞。

インターネット : 電子通信ネットワーク。 これにより、世界中のコンピュータが他のネットワークにリンクして、情報を検索し、ファイルをダウンロードし、データ (画像を含む) を共有できるようになります。

鉄 : 地球の地殻とその熱い核の鉱物に共通して存在する金属元素。 この金属は宇宙塵や多くの隕石にも含まれています。

ランタニド : 一連の 15 種類の金属はすべて放射性であり、したがって有毒です。 これらは、従来の元素周期表の上位 7 行の下に表示される傾向があります。 それらの原子番号は 57 (ランタン) から 71 (ルテチウム) までです。 アクチニドは、1787 年にスウェーデンのイッテルビーで発見された鉱物であるガドリナイトから初めて単離されました。この都市の名前は、最終的にガドリナイトから単離された元素の 1 つであるイッテルビウム (原子番号 70) という名前の由来となっています。 アクチニドと同様に、ランタニド元素は希土類金属として知られています。

レーザ : 単一色のコヒーレント光の強力なビームを生成するデバイス。 レーザーは、穴あけと切断、位置合わせと誘導、データ保存、手術に使用されます。

発光 : 比較的低温での化学処理によって生成される輝き。 一部の動物は、体内の化学反応に基づいて発光することができます。

磁石: 通常は鉄を含み、その原子が特定の金属を引きつけるように配置されている物質。

磁場: 磁石と呼ばれる特定の物質、または電荷の移動によって作成される影響範囲。

磁気: 磁石と呼ばれる特定の物質、または電荷の移動によって生成される引力、または力。

順応性のある : 通常、ハンマーで叩いたり、圧力を加えて変形させることによって、形状を変えることができるもの。 (社会科学において) 社会的な圧力や論理によって変えられる態度や行動。

金属: 電気をよく通し、光沢があり (反射性があり)、可鍛性がある (つまり、あまり力や圧力をかけずに熱で形を変えることができる) もの。

モデル : 1 つ以上の可能性のある結果を予測するために開発された、現実世界の出来事のシミュレーション (通常はコンピューターを使用)。 または、何かが他の人にとってどのように機能するか、または他の人にどのように見えるかを示すことを目的とした個人。

モーター ：電気を機械的な運動に変換する装置。 （生物学において）動きを指す用語。

MRI : 磁気共鳴イメージングの略。 これは、脳、筋肉、心臓、癌性腫瘍などの柔らかい内臓を視覚化する画像技術です。 MRI は強力な磁場を使用して個々の原子の活動を記録します。

ナノメートル ：10億分の1メートル。 これは非常に小さな単位であるため、研究者は光の波長や分子内の距離を測定するための尺度として使用しています。 参考までに、平均的な人間の髪の毛の幅は約 60,000 ナノメートルです。

ナビゲートする: 視覚的な手がかり、感覚情報 (香りなど)、磁気情報 (内蔵コンパスなど)、またはその他の技術を使用して、風景の中から進むべき道を見つけること。

ネオジム : 純粋な状態では柔らかい銀色の金属として現れる化学元素。 これは一部の鉱物に含まれており、水や風によって長距離を運ばれる鉱物粒子の供給源を追跡するために使用できます。 その科学記号はNdです。

中性子 : 物質の基本的な部分の 1 つであり、電荷を持たない素粒子。 中性子は、ハドロンとして知られる粒子のファミリーに属します。

核 : 複数形は核です。 (生物学において) 多くの細胞に存在する緻密な構造。 通常、核は膜内に包まれた単一の丸い構造であり、遺伝情報が含まれています。 (天文学において) 彗星の岩石の本体で、氷や凍ったガスのジャケットを抱えていることもあります。 (物理学において) 原子の中心核であり、その質量の大部分が含まれています。

光ファイバ: 光信号 (電話、テレビ、その他の通信信号の送信に使用されるものなど) を送信するために使用されるガラスまたはその他のファイバーの長い束。

軌道 : 軌道に関するものを表す形容詞。 (化学および素原子物理学において) 原子または分子内で形成される電子 (およびその密度) のパターン。

鉱石: 新たな用途のために抽出できる金属を含む自然に形成された岩石または鉱物。

蛍光体 : 電子によって励起されると光る合成化学物質。 通常、LED、蛍光灯、陰極線管をコーティングして希望の色の光を生成するために（多くの場合他のものと組み合わせて）使用されます。

物理学者：物質やエネルギーの性質や性質を研究する科学者。

極: (物理学および電気工学において) 磁石の端。

プログラム可能な: コンピュータを含むデバイスまたはシステム。これにより、通常はユーザーまたは製造元が決定した規定の方法で機能を変更できます。

量子: (pl. quanta) あらゆるものの最小量、特にエネルギーまたは素粒子質量を指す用語。

レーダー : 遠くにある物体の位置、距離、その他の重要な特性を計算するシステム。 これは、物体で反射する周期的な電波を送信し、その反射した信号が戻ってくるまでの時間を測定することで機能します。 レーダーは飛行機などの移動物体を検出できます。 また、氷で覆われた土地など、土地の形状をマッピングするためにも使用できます。

放射する : (物理学で) 波の形でエネルギーを放出すること。 (n.放射線)

範囲 : 何かの全範囲または分布。 たとえば、植物や動物の生息域は、それが自然に存在する領域です。

レアアース: (地球科学において) これらは、柔らかく、曲げやすく、化学的に反応しやすい金属元素のグループです。

弾力性のある : (n. レジリエンス) 障害や困難な状況からかなり早く回復できること。 (材料において) 材料を曲げたり歪ませたりした後に、何かが元の形状に戻る、または回復する能力。

抵抗: (物理学において) 物理的な物質 (木のブロック、水の流れ、空気など) の自由な動きを妨げるもの。通常、その動きを妨げるために摩擦が生じるためです。

衛星: 惑星を周回する月、または宇宙で天体の周回をする車両またはその他の製造物。

センサー : 温度、気圧、塩分、湿度、pH、光の強さ、放射線などの物理的または化学的条件に関する情報を取得し、その情報を保存またはブロードキャストするデバイス。 科学者やエンジニアは、時間の経過とともに変化する可能性のある条件や、研究者が直接測定できる場所から遠く離れた場所に存在する条件を知らせるためにセンサーに依存することがよくあります。

シェル: (物理学において) 電子が原子核の周りを通る軌道。

スマートフォン: インターネット上の情報の検索など、さまざまな機能を実行できる携帯電話 (または携帯電話)。

社会: 一般に、全体のより大きな利益のために互いに協力し、サポートする人または動物の統合されたグループ。

音波 ：音を伝える波。 音波には高圧と低圧の帯が交互に現れます。

合成 : 自然に生じたものではなく、人々によって作られたものを表す形容詞。 合成ゴム、合成ダイヤモンド、合成ホルモンなど、天然素材の代わりとなる多くの合成素材が開発されています。 化学組成や構造がオリジナルと同じものもあります。

システム : 何らかの機能を達成するために連携する部品のネットワーク。 たとえば、血液、血管、心臓は人体の循環系の主要な構成要素です。 同様に、電車、プラットホーム、線路、道路信号機、高架は、国の鉄道システムの潜在的な構成要素の 1 つです。 システムは、タスクを完了するためのメソッドや順序付けされた一連の手順の一部であるプロセスやアイデアにも適用できます。

テクノロジー: 特に産業における実用的な目的のための科学的知識の応用、またはそれらの取り組みから得られるデバイス、プロセス、およびシステム。

理論的 : 物事がどのように動作するかについての既存の知識に基づいた、何かの分析または評価を表す形容詞。 実験的試験に基づいたものではありません。 理論研究では、特定の一連の条件で何がどのように起こるかを予測するために、通常はコンピューターによって実行される数学を使用する傾向があります。 予測されたことを確認するには、自然システムの実験的テストや観察が必要になります。

組織 : 細胞でできており、動物、植物、菌類を構成するさまざまな種類の物質です。 組織内の細胞は、生体において特定の機能を実行するための単位として機能します。 たとえば、人体のさまざまな臓器は多くの異なる種類の組織から作られていることがよくあります。

価数 : (化学および物理学において) 化学結合に関与する原子の電子。 価電子は通常、最も外側の電子 (原子核から最も遠いところを周回している電子) です。

可視光 : 380 ナノメートル (紫) ～ 740 ナノメートル (赤色) の範囲の波長を持つ電磁放射線の一種。 可視光は、赤外線、マイクロ波、電波よりは短く、紫外線、X線、ガンマ線よりは長い波長を持っています。

波: 規則的に振動しながら空間や物質を伝わる擾乱または変動。

波長 : 一連の波における、ある山と次の波の間の距離、または 1 つの波と次の波の間の距離。 放射線を測る「物差し」の一つでもある。 可視光は、すべての電磁放射と同様、波として伝わり、約 380 ナノメートル (紫) から約 740 ナノメートル (赤色) の波長を含みます。 可視光線よりも短い波長の放射線には、ガンマ線、X線、紫外線が含まれます。 より長い波長の放射線には、赤外線、マイクロ波、電波が含まれます。

風力タービン: 昔、穀物を製粉するために使用されたタイプ (風車) に似た、風力発電の装置で、発電に使用されていました。

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Nikk Ogasa は、Science News で物理科学を専門に扱うスタッフ ライターです。 マギル大学で地質学の修士号を取得し、カリフォルニア大学サンタクルーズ校で科学コミュニケーションの修士号を取得しています。

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