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原子には、たくさんの種類があります。
それを全部表しているのが、この元素周期表です。どのくらい種類があるか知ってますか？

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そのうち自然のなかにあるのって何個くらいでしょう？
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昔、地球ができたころにはあったんですが、だんだん時間がたってほかの物質になって、なくなってしまったんですね。
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注：ウランより大きい番号の元素は人工的に作られたものですが、ほんのわずか、自然の核反応でつくられることもあります。

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では水は？
水（H₂O）は、水素と酸素、ふたつの原子からできていますね。
二酸化炭素（CO₂）は？　そう、これもふたつの原子、炭素と酸素からできています。

じゃあ、人間は？

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このくらいあります。

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ナトリウムと塩素で、塩分。
カルシウムやリンというのは骨。

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……そう、アルミニウムでできています。

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実はどんな原子でも、ある決まった数だけ集めると、その元素周期表にのっているそれぞれの重さになるんです。（その決まった数というのは、６．０２×１０²³で、アボガドロ定数といいます。なぜ６．０２×１０²³なのかは、ちょっとむずかしい話なので、また別のときに）
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さて、1円玉自体の重さは１グラムです。
なので１円玉のなかにある原子は、約27グラムのアルミニウムのなかにある原子の27ぶんの1ということ。
さあ、いくつになる？

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では、さまざまな物質のなかで原子ってどういうふうになっているかわかりますか？

たとえば「空気」。空気のなかには、みなさんが吸う酸素や、吐いている二酸化炭素などがあります。

このなかでは、原子はきちっと並んでいません。ものすごく離れていて、びゅんびゅん飛びまわっています。ふつうに捕まえようとしてもたぶん無理。

次に、水やジュースのような「液体」。
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かたまりになると、きれいな形に並びました。

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それは「結晶」です。雪の結晶ってきれいな形をしていますよね。あの結晶は、原子の並びの形が出てるんです。

それをもっと詳しく、細かく見るのが「電子顕微鏡」。
この電子顕微鏡を使って「原子をみる」、そして「原子をうごかす」これが今回のワークショップの目的です。

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さて、今回はNIMSにある「収差補正式　透過型電子顕微鏡」を使って原子をみてみます。

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規則的にびっしり並ぶ黒鉛の原子と、 そのうえにポツポツとちらばる白金の原子がみえました。
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それがわかると、その材料が、どうしてそういう性質なのかもわかってきます。そうすると、うまく構造を作りかえることで、材料の性質を変えることもできるようになります。どんな構造にすればいい材料ができるかまで、予想がつくようになるのです。

原子がみえるということは、わたしたちの生活に役立つ新しい材料を作り出すということにもつながるんです。

解説：橋本綾子(NIMS)　編：田坂苑子(NIMS)

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でも、あんなに小さい原子をこの手で自由に動かすことなんて、本当にできるんでしょうか？

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「原子をみてみよう！」で少し説明しましたが、走査というのはScan（スキャン）することでしたね。そして、プローブは「探針」のことを言います。

突然ですが、真っ暗ななかで見えないものの形を確かめるとき、どうしますか？いちばんわかりやすいのは、指で形をなぞってみることですよね。ただ、大きい段差なら指でなぞれば形ははっきりわかりますが、指よりもずっと小さなもの、たとえば砂粒みたいなものだと指では形がわかりません。測られるもののほうが小さいとダメなんですね。
だから、精密なものを測るためには、対象物を測る「探針」、つまり指先に相当するところをものすごく細くする必要があります。

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だから、原子を測るには、探針を原子一個の大きさまで小さくする必要があるんです。

ただ、それだけ細い針だと、直接対象物に触れてなぞろうとすると、針が壊れてしまったり、あるいは対象物のなかにめりこんで対象物が変化してしまったりする可能性があります。なので、触れるか触れないかのギリギリの隙間をあけてなぞっていかなければなりません。

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