以前の記事では目に見える大きさの接合を扱った。今回はより小さな接合の話をする。それは大きく分けて二つあり、分子レベルのものと、電子レベルのものがある。前者は分子間力を用いたものと溶接、後者は共有結合などの化学結合と静電気、そして磁力による接合が該当する。
分子間力とはその名の通り分子間に発生する力のことである。これは万有引力よように双方の距離が近くなればなるほど大きくなる。しかしその強さはさほど大きくない。自然界ではヤモリがこれを用いて天井に貼り付いているのだとか。
溶接とは母材を溶かし、それらを分子レベルに繋ぎ合わせるものである。一口に溶接といっても様々な種類があり、アーク溶接やTIG溶接、レーザー溶接などかある。溶かす時に発生する光はとても眩しいので直接見てはいけない。
話を電子レベルの接合に移す。共有結合とは複数の原子が電子を共有する結合である。これは分子間力よりもはるかに強い結合である。ダイヤモンドと黒鉛は炭素からなる結晶であるが、共有結合の数が多い前者のほうが固い。その他の化学結合も原理は同じである。ただ、結合の強さに違いがある。
静電気は静止した電荷が起こす物理現象である。髪を下敷きで擦ると髪と下敷きがくっつくあれである。これは物体の中にある電子が摩擦によって移動したからである。プラスに帯電したものとマイナスに帯電したそれを離そうとすると抵抗が生じる。バチッと放電するのはそのためである。
磁石にはS極とN極があり、それはどんなに細かくしても片方だけになることはない。なぜなら彼らがひっついたり反発するのは電子レベルの問題だからだ。磁力は電子のスピンが関係する。スピンは電子が原子核の周りを回る運動とは異なる。公転ではなく自転である。通常は正回転の電子と逆回転の電子の数が釣り合うように配置されるのだが、異なる物質もある。鉄がそれにあてはまる。スピンが偏るとそれはエネルギーとなる。鉄が磁石にくっつくのはそのためだ。
調べていくと、静電気と磁力は似たもの同士であることが分かった。電子の移動によって生まれる力を利用している。しかし、彼らの違いは何かと聞かれると困る。見た目？
接合学入門はこれでおわり。来年も通勤しながら適当なことを考えたい。良いお年を。
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