火山の溶岩から新種の鉱物を発見
火山の溶岩から新種の鉱物を発見 image by:SPbU

 ロシア、カムチャツカ半島にある火山の噴出した溶岩から新種の鉱物が発見された。その水色の美しい結晶は、「ペトロバイト(petrovite)」と名付けられた。

 特徴的な原子構造を持っており、次世代バッテリーが抱えるある問題を解決する切り札になるかもしれないそうだ。
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溶岩から見つかった珍しい元素鉱物


 カムチャツカ半島にある「トルバチク山」は、もともと珍しい元素鉱物が産出されることで知られている複合火山だ。最近では1975〜76年と2012〜13年に噴火しており、その溶岩の中からそこにしかない鉱物がいくつも発見されている。

 その中でも最新の発見が「ペトロバイト(petrovite)」と名付けられた新種の鉱物だ。ナトリウム硫酸と銅と7つの酸素原子が青く凝集したもので、化学式で表すと Na10CaCu2(SO4)8 となる。

 特徴的なのはその酸素原子の並びだ。同じようなものは数えるほどの化合物でしか発見されていない非常に稀なものであるとのこと。

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image by:SPbU

次世代バッテリーの欠点を解決する切り札となる可能性


 現在繰り返し充電することが必要なデバイスには、「リチウムイオン電池」が採用されていることが多い。

 しかしリチウムイオン電池の原料となる「リチウム」は、政情不安定な南米に偏在しており、電池の需要が増加すればするほど、その供給が不安定になるリスクをはらんでいる。

 そこでこれに代わる電池として期待されているのが、次世代バッテリー「ナトリウムイオン電池」だ。その原料となる「ナトリウム」は、海や陸に無尽蔵に存在しているために、リチウムのような供給面での不安はない。

 近年では性能面でもリチウムイオン電池に匹敵するようになっており、大きな注目を集めているが、ナトリウムイオン電池には大きな欠点がある。

 リチウムイオン電池と同じように、ナトリウムイオン電池も「陽極と陰極」の間でイオンを移動させることで電気を発生させている。だが困ったことに、この過程を繰り返すうちに、不活性ナトリウムの結晶が陰極に溜まってしまい、電池をダメにしてしまうのだ。

 ところが今回発見された新種の鉱物ペトロバイトは、この問題を解決する切り札になるかもしれないのだという。

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ペトロバイトが発見されたトルバチク山 image by:SPbU

ペトロバイトの多孔質構造が陰極の素材に最適


 ペトロバイトは多孔質構造をしている。内部の空間が道のようなもので互いに結ばれており、このおかげでナトリウム原子は自由に動き回ることができる。この性質がナトリウムイオン電池の陰極の素材としてぴったりなのだという。

「現在、この用途の最大の問題は、鉱物の結晶構造の中に遷移金属(銅)が少量しか含まれていないことです。実験室でペトロバイトと同じ構造の化合物を合成することで解決できるかもしれません」と、サンクト・ペテルブルク大学のスタニスラフ・フィラトフ氏は説明している

 この研究は『Mineralogical Magazine』(6月30日付)で発表された。

References:spbu/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 09:25
  • ID:GKBGQt4b0 #

電極の銅端子を多孔質にしとけば不活性ナトリウムが溜まっても「まだ面積には余裕がございます」ってこと?

2

2. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 09:28
  • ID:6.Kt9iou0 #

本当なら凄いけどロシアのこの手の話は続報が無くてそれっきりのことが多いからなあ・・

3

3. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 09:40
  • ID:JUwpb9X00 #

安定的な供給が問題なら、
南米もロシアもあまり変わらない気がするけど。

4

4. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 10:09
  • ID:UWwEcGoU0 #

ペトロよ 出でよ。。

5

5. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 10:12
  • ID:C3lNqcUv0 #

リチウムイオン電池の、長期間充電しなかったときとかに膨らんでしまう問題も、解決できるかな?

6

6. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 10:26
  • ID:Y.Y.48QH0 #

これもうラグナイトやろ。ヴァルキュリア人の台頭くるで。

7

7. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 10:30
  • ID:b.DsdWMN0 #

鉱物とは、まさに地球が生み出すロマン!

8

8.

  • 2020年11月21日 10:36
  • ID:9A0JRktp0 #
9

9.

  • 2020年11月21日 11:06
  • ID:phrO05n90 #
10

10. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 11:19
  • ID:n7fVByBx0 #

ロシアはアレキサンドライトやデマントイドガーネットの様な貴重な鉱物が見つかるウラル鉱山が有名だけど
国土のほとんどが手付かずなんだよね、地下資源は多そう

見た目はクリソコラみたいだけど多孔質で表面積増やす構造なのね

11

11. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 11:29
  • ID:rS4w19xq0 #

原文を読むと、「この鉱物は酸素、ナトリウム、硫黄、銅で構成される。結晶は銅原子の周りに7つの酸素原子が配位しているユニークな構造を持つ」だな

12

12. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 11:57
  • ID:SF9yWdUz0 #

既存のリチウム以上に希少で政情的に他国が手出しできないロシア産って時点でオワコンなんじゃないのこれ?
そういう鉱石があるって判明した時点でどこの国でも合成できるってんならともかく。

13

13. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 12:18
  • ID:vNLZUMpE0 #

政情不安と言ったって南米はアメリカの裏庭とされて来た場所だからまだ良いが、ロシアってなるとなぁ
アメリカが直接的に介入しづらい場所になるしいざ実用化ってなったら一悶着ありそうなのがまたね…

14

14. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 12:47
  • ID:0aKH75Kd0 #

無尽蔵のメリットが無くなって草

15

15. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 12:56
  • ID:TNcfYomJ0 #

リチウム(供給に不安定性がある)→供給解決!ナトリウム(性能に欠陥がある)
→欠陥解決!ペトロバイト(供給に不安定性がある)

人工的に安価にペトロバイトの構造を作る方法が見つかればすべての問題が解決するのかな?

16

16.

  • 2020年11月21日 13:03
  • ID:Et9JgTMz0 #
17

17. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 13:09
  • ID:5U8hvGy90 #

>>3
本文の終わりのほうをよく読みなよ。
天然ペトロバイトそのものを利用しようってわけじゃないよ。

18

18. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 13:12
  • ID:3TJ2m2XY0 #

全然関係ないけどBMのi8買ったわ

19

19. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 14:16
  • ID:wEb7mH2E0 #

「宝石の国」に新キャラ登場か?

20

20. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 14:34
  • ID:iYN0o99U0 #

元素その物の変更(いわゆる錬金術)はかなりの対価が必要だけど、化学物質なら生成は可能だからね

21

21. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 16:41
  • ID:4oPoQkH90 #

アマゾナイトみたいな色してんなコイツ

22

22. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 17:56
  • ID:DsUppj7Z0 #

>>19
あれのキャラは宝石質のが殆どだし、宝石として価値ある物の中でもほんの少ししか出ていないから
鉱物となると2桁は違いに多くなるよ

23

23. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 18:33
  • ID:4j3m.df70 #

チョコチップ入ミントアイス

24

24. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 18:49
  • ID:wtQ53seE0 #

本文中にある「ナトリウム硫酸」って硫酸ナトリウムの間違いでは?
後、参照元の記事見たけど硫酸ナトリウム(Sodium sulfate)とは書いてなく
「sodium sulphur」っていう表記はあった。
たぶん「sodium, sulphur」だったけど「,」が抜けた可能性が高い。
(有名な雑誌に掲載されている論文でも稀に誤字や脱字が見つかるこもあります)

25

25. 匿名処理班

  • 2020年11月21日 19:11
  • ID:n7fVByBx0 #

>>21
ヘミモルファイトやスミソナイトっぽくもある
ジェムシリカはこれらより高いが

ちなみに極々稀だがアマゾナイトも透過した宝石質な物が採れることがある
かなり珍しくてマニア向けだが

26

26. 匿名処理班

  • 2020年11月22日 06:04
  • ID:sRtYuJWb0 #

>>3
本文このように書かれている
>>「現在、電池に応用するうえで最大の問題は、遷移金属である結晶構造の銅がペトロバイトの中に少ないことです。これはペトロバイトと同じような構造を合成してやれば解決できるかもしれません」と、サンクト・ペテルブルク大学のスタニスラフ・フィラトフ氏は説明している。

大事な事なので抜き出すと

>>ペトロバイトと同じような構造を合成してやれば解決できるかもしれません

27

27.

  • 2020年11月22日 08:31
  • ID:CFwEQEsu0 #
28

28. 匿名処理班

  • 2020年11月22日 11:50
  • ID:ZTH.Efu.0 #

お菓子みたいで美味しそう。

29

29. 匿名処理班

  • 2020年11月22日 14:05
  • ID:LX8V4bjs0 #

>>12
記事本文よく読めよ〜

30

30. 匿名処理班

  • 2020年11月22日 17:01
  • ID:z7xVmn080 #

ロシア・・カムチャッカ半島・・新物質・・カトルガ12・・E99
うっ頭が

31

31. 匿名処理班

  • 2020年11月22日 20:48
  • ID:z2lrRL6S0 #

つまり結晶でありながらイオン化しているのと同じだということかな
ゆえに析出の心配要らず、と
自由電子ならぬ自由ナトリウムを満たす結晶構造が、このペトロバイトということ?
素材原子はありふれてるから、触媒で作ろうと?

32

32. 匿名処理班

  • 2020年11月24日 01:29
  • ID:eh1XhujZ0 #

ありがとうパルモ

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