ナノテク解体新書 ①

　　
彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救ったと
伝えられる"招き猫"と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え。（戦国時
代の軍団編成の一種で、あらゆる武具を朱塗りにした部隊編のこと）の兜
（かぶと）を合体させて生まれたキャラクタ。

　今年のノーベル化学賞はあたわず。来年に期待！！

竹は春、筍にその精力を奪われてみすぼらしくなるが、秋になると幹もし
っかりして、中の虫も死に絶え伐るには恰好の季節。　

　　　　　　伐竹の粉砕清まし三々五々　　　　 高山　 宇　　　
                    　　　　　　　　　　                宇

            伐竹をまたぎかねたる尼と逢ふ　　 阿波野青畝

阿波野 青畝（1899年2月10日 - 1992年12月22日）；奈良県出身の俳人。本
名、敏雄。旧姓・橋本。原田浜人、高浜虚子に師事。昭和初期に山口誓子、
高野素十、水原秋桜子ととも「ホトトギスの四S」と称された。「かつらぎ
」主宰。 市井の生活を材に、鷹揚な表現で自在な句境を構築した。古典を
素地にした叙情性も特徴。句集に『万両』(1931年)、『除夜』(1986年)。

 

  　

【再エネ革命渦論 174: アフターコロナ時代 175】
● 技術的特異点でエンドレス・サーフィング－
　　 特異点真っ直中 ㊿＋❺




量子エンジンとは
量子エンジンは、ボゾン粒子の気体を圧縮し、フェルミオン粒子の気体を
減圧する。
------------------------------------------------------------------
量子力学は、原子や分子といった非常に小さな粒子の性質や相互作用を探
求する物理学の一分野です。量子力学の進展により、従来よりも強力で効
率的な新技術が開発され、コンピュータや通信、エネルギーなどの分野に
画期的な進歩をもたらしている。 沖縄科学技術大学院大学（OIST）の量子
システム研究ユニットの研究チームは、ドイツのカイザースラウテルン・
ランダウ大学やシュトゥットガルト大学の研究チームと共同で、量子力学
の原理を利用した、極小のエンジンを設計・製作しました。研究では、こ
れまでの燃料を燃焼させる方法によってではなく、量子力学の原理を利用
して動力を生み出すエンジンを開発。今回の研究論文は、OISTの博士課程
学生キールティ・メノン、エロイサ・クエスタス博士、トーマス・フォガ
ティー博士、トーマス・ブッシュ教授共著によるもので、英国の科学誌「
ネイチャー」に掲載された。

自動車に搭載されている従来型のエンジンでは通常、燃料と空気が混ざっ
た混合気がシリンダー内で点火されます。その結果、爆発によってシリン
ダー内のガスが加熱され、熱膨張を利用してピストンを往復運動させ、そ
の動力で車輪を回転させる。
量子エンジンでは、熱の代わりに、ガス中の粒子の量子的性質における変
化を利用する。この変化がどのようにしてエンジンの動力源となるのかを
理解するためには自然界に存在するすべての粒子が、それぞれの量子的性
質に基づいて、ボソンかフェルミオンのどちらかに分類されるということ
を知っておく必要がある。☈
------------------------------------------------------------------
【脚注】
３次元空間では、すべての素粒子はボソン（ボース粒子）かフェルミオン
（フェルミ粒子）に分けられます。 核子や電子、ニュートリノなどはフ
ェルミオンで、光子はボソンです。 ボソンは１つの状態にいくつもの粒子
が入れ、フェルミオンは１つの状態に最大１つの粒子しか入れません（パ
ウリの排他律）。
------------------------------------------------------------------
☈量子効果が重要となる超低温では、ボソンはフェルミオンよりも低いエネ
ルギー状態にあり、このエネルギー差をエンジンの動力に利用することが
できます。従来型のエンジンのように、周期的に気体を加熱・冷却するの
ではなく、量子エンジンはボソンをフェルミオンに変化させ、また元に戻
すことで動力に利用します。
「フェルミオンをボソンに変えるには、2つのフェルミオンを組み合わせて
分子にします。この新しい分子がボソンです。この分子を分解することで、
フェルミオンを再び取り出すことができます。これを繰り返し行うことで、
熱を使わずにエンジンを動かすことができるのです」と、量子システム研
究ユニットを率いるトーマス・ブッシュ教授は説明します。
この種のエンジンは量子の領域でしか機能しませんが、その効率は非常に
高く、ドイツの共同研究チームが構築した現在の実験の設定では、最大25
％効率を高められることが分かりました。

量子力学の分野において注目されるこの新しいエンジンは、急成長してい
る量子テクノロジー分野のさらなる進展につながる可能性を秘めています。
しかし、これは量子力学が自動車のエンジンに使われる日が近いことを意
味するのでしょうか？「このようなシステムは非常に効率的ですが、今回
私たちは実験に協力してくれる人々とともに概念実証を行っただけにすぎ
ません」とキールティ・メノンは説明します。「自動車で使える量子エン
ジンを作るためには、まだまだ多くの課題が残されています。」

また、温度が高くなりすぎると、熱が量子効果を破壊してしまうため、シ
ステムをできるだけ低温に保つ必要がある。しかし、繊細な量子状態を保
護するために低温で実験を行うにはかなりのエネルギーが必要となる。研
究チームは、今後、システムの動作に関する基礎的な理論的課題に取り組
み、性能を最適化し、バッテリーやセンサーなど、他の機器への応用の可
能性についても調査する予定です。

【関係技術情報】


Titole: A quantum engine in the BEC–BCS crossover
Koch, J., Menon, K., Cuestas, E. et al. A quantum engine in the BEC–BCS crossover
. Nature 621, 723–727 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06469-8
------------------------------------------------------------------------------------------------------
【要約】
量子パウリエンジンの原理 a、実験装置の概略図。 原子雲（紫色の楕円体
）は、1,070 nmの波長で動作する磁気サドルポテンシャル（オレンジ色の表
面）と光双極子トラップポテンシャル（青色の円柱）を組み合わせた場に
トラップされます。 吸収写真は、-z 方向のイメージング ビーム (紫色の
矢印) を使用して撮影される。 吸収写真のスケールバーは50 μmに相当する。
b、パウリエンジンのサイクル。 明確に定義された温度 T (点 A) でトラッ
プの基底状態を巨視的に設定する分子 BEC から始まり、最初のステップ A
→ B、 放射状トラップ周波数の増加を通じてクラウドを圧縮することにより、
システム上で作業 W1 を実行する。 これは、トラッピング レーザーの出力
を強化することで実現される。 2 番目のストローク B → C は、トラップ
周波数を一定に保ちながら、磁場強度を BA = 763.6 G (76.36 mT) から共
鳴磁場 BC = 832.2 G まで増加させる。 これにより、作動媒体がパウリ エ
ネルギー E2P\documentclass の追加によりフェルミの海を形成するため、シ
ステムの量子統計に変化が生じる。 第２作業ストロークＷ３に相当する。
最後に、BC を BA に還元することにより、ステップ D → A 中にボソン量
子統計を使用してシステムを初期状態に戻す。これはパウリ エネルギーE4P
の変化に対応する。 スピンアップ (青) とスピンダウン (赤) を持つ原子
の調和トラップ内の個体数分布が各隅に示す。 c. エンジンサイクルの各時
点での吸収写真の例。B → C のサイズの特定の変化はパウリストロークに
よるもので、パウリエネルギーが外部ポテンシャル内の雲のサイズを増加さ
せることを示。 スケールバー：50 μm。 



光海底ケーブルシステムで世界最高水準800Gbps伝送の長距離
9月28日、本電気（NEC）は，世界最高水準の毎秒800Gb/sの伝送性能を有する
最新のトランスポンダにより，光海底ケーブルシステムの長距離伝送フィー
ルドトライアルに成功）。
今回のフィールドトライアルはインドネシア最大の通信キャリアであるPT
Telekomunikasi Indonesia，tbk （PT Telkom）が所有する海底ケーブル「Indonesia
Global Gateway（IGG）」を利用して行なわれ，陸上局には同社の最新トラン
スポンダ「XF3200」を使用した。 フィールドトライアルでは，800Gb/s光信
号の波長多重光伝送を実施し，世界最長となる2,100kmを超える長距離伝送に
成功した。 このトランスポンダを使用することで，今回のフィールドトラ
イアルでは，現在使われている同社製品と比較して伝送容量が約30%向上し
ており，拡大し続ける国際通信需要に適した装置になっているとする。さら
に，新しいデザイン設計や新技術の採用により，省スペース化，省電力化，
高いスケーラビリティ，柔軟な保守性などを実現しておりTCO削減に貢献す
る装置だとする。

♞　黒の革命最前線
ナノテク解体新書 ①　とし考察構築

常温核融合日本が先行　トヨタ系テクノバ「2025年までに」^※

常温核融合は、水素の同位体である重水素と三重水素（トリチウム）の原子
核を融合させる際に生まれる膨大なエネルギーを利用するものだ。通常の核
融合は数千万度の高温と高圧が必要だが、常温核融合は数百度程度のため、
はるかに扱いやすい。水素技術の中でも、まだ実用化に向けた研究段階であ
るが、エネルギーの分野でゲームチェンジを起こす可能性があるとみて注目
されている。日本ではトヨタ系シンクタンクや大学などとの研究が進んでお
り、世界に先行している。常温核融合の仕組みはこうだ。軽くて燃えやすい
水素の同位体である重水素と三重水素（トリチウム）の原子核を融合させる
と、ヘリウムと中性子ができる。このとき、反応前の重水素と三重水素の重
さの合計より、反応後にできたヘリウムと中性子の重さの方が軽くなり、こ
の軽くなった分のエネルギーが放出される。核融合反応では、少量の燃料か
ら膨大なエネルギーが発生し、例えば1グラムの重水素、三重水素燃料から
タンクローリー1台分の石油（約8トン）に相当するエネルギーを得ることが
可能という。現在実用化に向け研究が進んでいる「金属水素間新規熱反応」・
「凝縮系核融合」では、水素吸蔵技術を用いて、軽水素とニッケルで更に効
率よく莫大な熱エネルギーを得ることが可能になる。最近では、2019年5月
に英総合学術誌「Nature」で記事が取り上げられ、「ITER国際核融合エネル
ギー機構」による国際的な実証実験も計画されており、ジェフ・ベゾスやビ
ル・ゲイツもベンチャー出資するなど、世界的注目が再び高まる。 通常の
核融合が発電に使用される場合、数千万度の熱が発され、高圧・巨大装置が
必要になる。一方で、常温核融合は数百度とはるかに低い温度と、小さな装
置での核融合が可能であり、サイズ・コスト面で既存の発電方式を凌駕して
いる。常温核融合が実現されれば、ガソリン燃料の４倍～１万倍の熱密度が
出せること、有害な放射線やCO2が出ないこと、加えて、発電コストも1キロ
ワット時当たり2.6円（既存の火力発電の5分の1）に下がることから（テク
ノバ試算）、原子力発電と比較しても、安全性・コスト面で優位。
尚、トヨタグループの技術系シンクタンクであるテクノバも、電気自動車の
電熱ヒーター用など出力5kW程度の発電であれば「2025年までには可能」と
みており、実用化への期待が高まっており、日本がいち早く実用化に成功す
れば、世界のエネルギー問題・環境問題を解決する「ゲームチェンジャー」
となりえる。

１．特開2022-7951 常温核融合装置、常温核融合による発熱方法および発
　熱装置
【概要】 下図２７のごとく、常温核融合装置１００は、反応炉内に、重水
素を吸蔵する金属からなる水素吸蔵金属基板１０１と、前記水素吸蔵金属基
板１０１に対向して設けられ前記水素吸蔵金属基板１０１の表面電位を制御
するための平板状の対向電極１０２と、が設けられ、前記水素吸蔵金属基板
１０１を基準として正電圧が印加された対向電極１０２であれば重水素が前
記水素吸蔵金属基板１０１内に移動する水素吸蔵が生起し、負電圧が印加さ
れた対向電極１０２であれば前記水素吸蔵金属基板１０１の内部から表面へ
拡散した重水素により常温核融合が生起する、水素吸蔵金属を用いた発熱現
象を安定的かつ連続的に実現できる新規な常温核融合装置、発熱方法および
発熱装置を提供。


図２７．実施形態による常温核融合装置の概略的構成と常温核融合発生過
　程を説明する模式図

【符号の説明】　１００ 常温核融合装置　１０１、１０１．１、１０１．
２ 水素吸蔵金属　１０１ａ 金属表面　１０１．３ 絶縁ウエハ　１０２、
１０２．１、１０２．２、１０２（Ｅ＋）、１０２（Ｅ－） 対向電極　１
０３ 極性切替可能電源　１０３ａ ＤＣ電源 １０５ ヒータ　１１０ 金属
基板　１１１ エッチングストップ膜　２０１ ナノドーム　３０１，３０
１ａ ナノコーン　６０１ 反応炉　６０１．１ ６０１．２ 反応室　６０
２、６０２ａ、６０２ｂ、６０２．１、６０２．２ 供給口　６０３、６０
３．１、６０３．２、６０３．３ 排出口　６０４、６０４ａ、６０４ｂ
保持部　７０１、８０１ ９００．１ ９００．２ 発熱体　１０００ ニッ
ケル板　１０００ａ ニッケル基板　１０００ｄ 高濃度Ｄ領域　１００１ｂ、
１００１ｃ 保持枠　 １００２ 水素分離膜 １００２ｄ ナノパターン
１００３ 基板 １００３ａ エッチング後の基板 １００４ マスク

２．特表2021-524037 熱及び電力を発生させるイオンビームデバイス
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　及び方法
【概要】
下図１のごとく、プラズマチャンバー１０６において低電力プラズマ１０７
からのイオンビームの密度焦点及び速度を制御することによって熱及び電力
を発生させるデバイス及び方法であって、プラズマチャンバーからイオンビ
ーム１１１が反応チャンバー１０３へと抽出され、任意にターゲット１０２
が濃縮されてターゲットの水素化物となり、上記ターゲット内で熱及び任意
に常温核融合反応を開始して持続させ、上記反応から熱エネルギーを回収し
て（１０５）、加熱を起こし及び／又は電力を発生させ（１１９）、任意に
、追加の熱が必要とされない場合に、ターゲットを追加のイオン燃料で補充
し、及び／又は追加のターゲット材料を堆積させ、一方で、加熱及び任意の
濃縮／堆積及び常温核融合サイクルの間に、チャンバーから余剰の燃料を抽
出し、必要に応じて燃料源１０９からの任意の燃料副生成物と再結合させた
後に、燃料源として再使用する、デバイス及び方法。


図１．実施形態が展開され得る例示的なデバイスの概略図

３．特開2016-6431 常温核融合反応方法及び装置
【概要】
下図７のごとく、反応容器１３Ｃ内の電解液中に加速用正電極２２Ｃ及び加
速用負電極２４Ｃを設置するとともに、加速用正電極２２Ｃ及び加速用負電
極２４Ｃの近傍に集電するための集電用正電極（参照用正電極２１０）及び
集電用負電極（参照用負電極２１４）を配置し、加速用正電極２２Ｃ及び加
速用負電極２４Ｃに反応電圧を印加して加速用正電極２２Ｃ及び加速用負電
極２４Ｃ間に常温核融合状態を発生させ、この常温核融合状態における電気
エネルギーを集電用正電極２１０及び集電用負電極２１４により取り出して
電力負荷２３２に送給して消費する、常温核融合反応状態において電気エネ
ルギーを出力として取り出すことにより、設備費用の低減化及び稼働の安定
化を図ることができる常温核融合反応方法及び装置を提供する。

図７．常温核融合反応装置の第３の実施形態を簡略的に示す断面図

【符号の説明】 １２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 常温核融合装置　 １３，
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 反応容器　 ２０ 電解液　 ２２，２２Ｃ 正電極（
加速用正電極）　 ２４，２４Ｃ 負電極（加速用負電極）　 ６８，６８Ａ
受光手段　 １０２ 電源装置（第１電源装置）　１０６ 電圧調整手段　２
１０ 参照用正電極　 ２１４ 参照用負電極　 ２１８ 電圧検知手段　２２
０ 電解用正電極

図３．実施例にかかる発熱方法において、重水の温度を上昇させるとともに
水素吸蔵金属を正極に用いて、重水に通電するするステップを示す断面図
【符号の説明】
１：ガラス製容器　２：重水　３：Ｐｄ板　４：Ｐｔ（メッシュ状）　５：
バリア層　

【発明を実施するための形態】 
以下、本発明を実施するための形態について説明する。 
本実施形態においては、低温で重水を電気分解することにより、負極である
Ｐｄなどの重水素吸蔵金属中に、多量の重水素を吸蔵させる。重水素吸蔵金
属は、Ｐｄには限られず、Ｐｄ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金など、他の種類のもの
であっても良い。次に、重水素を吸蔵したＰｄ（重水素吸蔵金属の一例）の
表面に、電解めっき法により、厚いバリア層を形成する。バリア層には、Ｐｄ
と比較して水素の透過率が低く、アノード溶解が可能な、たとえばＣｕやＮ
ｉなどの成分を用いる。Ｐｄの表面にバリア層を形成した後、重水の温度を上
昇させるとともに、電源の極性を逆に切り替え、Ｐｄを正極として重水に通
電をおこなう。これにより、Ｐｄ中から重水素を放出する力が増加するとと
もに、アノード溶出によりバリア層を薄くすることで、バリア層を少量の重
水素が通過できるようになる。Ｐｄ層とバリア層との界面付近は高Ｄ／Ｐｄ
となり、重水素の運動も促進されるため、核反応を再現性良く生じさせるこ
とが可能になる。 
なお、反応が終了したＰｄは、アノード溶解を再開し、バリア層を全て溶解
させることにより、再利用が可能になる。 
（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。 まず、図１に示すよ
うに、恒温槽（図示せず）中に設置したガラス製容器１に、重水を投入し、
続いて重水を撹拌しながらＬｉを投入し、両者を反応させて、ＬｉＯＤを電
解質として含む重水２を得た。次に、重水２の中に、Ｐｄ板３とメッシュ状
のＰｔ４とを浸漬させた。Ｐｄ板３は全体が重水２に浸かるように設置し、
Ｐｔ４はＰｄ板３を取り巻くように設置した。次に、Ｐｄ板３を負極として
、Ｐｔ４を正極として、電流密度１００ｍＡで通電して、重水２を電気分解
するとともに、Ｐｄ板３中に重水素を吸蔵させた。なお、電気分解中の重水
２の温度は、２０℃に保った。 
次に、図２に示すように、Ｐｄ板３のＤ／Ｐｄ値が飽和したことを確認した
うえで、通電を継続した状態で、ｐＨ調整用にＨ2ＳＯ4を含むＮｉメッキ液
を重水２の中に投入し、さらに通電を継続して、Ｐｄ板３の表面に、Ｎｉ膜
からなるバリア層４を形成した。

次に、通電を継続した状態で、恒温槽の温度を上昇させ、重水２の温度を上
昇させた。そして、重水２の温度が９０℃に達した時点で通電を停止すると
ともに、重水２の温度を９０℃に維持した。次に、図３に示すように、電源
の極性を逆にし、Ｐｄ板３を正極として、Ｐｔ４を負極として、通電を開始
した。そして、重水２の温度が９０℃を超えて上昇を開始した時点で、通電
および恒温槽による加熱を停止した。電源の極性を逆にして通電をおこない
表面がＮｉ膜のバリア層で覆われたＰｄ板３から重水素ガスが発生し始めた
時点から、重水２の温度が上昇し、恒温槽による加熱を停止した後も、重水
２が継続して沸騰することを確認した。 
次に、発熱終了後、次の方法で、Ｐｄ板３の表面に形成された、バリア層４
を構成するＮｉ膜を除去した。すなわち、発熱が終了したのを確認した上で、
通電を再開し、アノード溶出により、Ｐｄ板３表面のバリア層４を構成する
Ｎｉ膜を除去した。この方法で再生したＰｄ板３を用いて、再度、上述した
重水２の発熱操作をおこなった。新品のＰｄ板３を用いた場合と同様に、重
水２を沸騰させることができた。

これで常温核融合の可能性を定性的に確認できる。ただ。水素吸蔵合金及び
性能向上とともに脱希少資化代替材料としてのカーボンナノチューブの性能
と量産化によるコスト削減などの課題が残るので、下記にその事例を掲載し
ておく。

１．特開2011-255314 水素吸蔵材及びその製造方法
【概要】
下図１のごとく、素吸蔵材は、水素吸蔵合金とカーボンナノチューブとから
構成され、カーボンナノチューブが水素吸蔵合金の表面に結合している。水
素吸蔵合金とＣＮＴとの接触熱抵抗が小さいこと、及び、ＣＮＴの長手方向
の一端が水素吸蔵合金に結合しており、ＣＮＴは長さ方向に対する伝熱性が
優れる特性を有することから、水素吸蔵材は優れた伝熱性を有する。そして、
この水素吸蔵材は、加熱雰囲気下に水素吸蔵合金を配置するとともに炭素源
ガスを供給し、化学的気相合成法により水素吸蔵合金の表面からカーボンナ
ノチューブを成長させることで得られ、伝熱性に優れる水素吸蔵材及びその
製造方法を提供。

【符号の説明】 １ 水素吸蔵材　 １０ 水素吸蔵合金　 ２０ カーボンナノ
チューブ　 ３０ 管　 ４０ 加熱装置　 
尚、凝縮系常温核融合だけでなく、光触媒系常温電解系もこの群技術系に含
め開発する。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく

わたしは何なの ⑨
ここでは、アルゴリズミカルな人類社会を人工知能（AI）の脅威を描いた
SF映画より考察してみよう。

インド初の人工知能SF超大作『ロボット』
インドの科学者バシーガラン博士は、長年の開発の末に高性能ロボット「チ
ッティ」を開発する。 博士に似せて作られた人間型ロボットのチッティは、
驚くべき性能を発揮。人助けで活躍してヒーローのようになっていくが人間
の感情を理解できないことからトラブルも起こしてしまう。 やがて博士は、
チッティをより完璧にするため、感情を埋め込むことに。ところが、チッテ
ィは嫉妬や怒りといった負の感情に支配されるようになり、思わぬかたちで
暴走する。

人間そっくりのAIロボットが感情を与えたことで、とんでもない大暴走をく
り広げていく。予告編でも描かれる、斬新すぎるロボットの戦い方が最大の
見どころ。まるで組体操のように合体して軍隊をなぎ倒すシーンは、奇抜な
がらハリウッド顔負けの迫力がある、一方で、ロボットに感情を持たせるこ
と」の危うさも描く。自我を持ち、恋心さえ感じられるのに、あくまで「た
だの機械」として扱われるチッティの姿は私達の未来を投影する？！

風蕭々と碧い時












John Lennon　Imagine 



アルバム『終わりなきこの愛』　2019.4.24
炎のランナー
Richard Greidaman　CHARIOTS OF FIRE

● 今夜の寸評： 　いざ！ ノーベル賞を　Ⅱ
わたし（たち）は、ペロブスカイトだけではなく、<常温核融合>までも見通
して いることをここで言っておこう。常温核融合との出会いは、シャドウマ
スク製造の単機能の水洗工程の改善にあり、僅か５ミクロンの腐食の不均一
にあり、『物理最前線のゆらぎ』と『レイリー分裂の諸現象』の解明で液的
サイズは一気にナノ対象化された時だ。まさに"必然は発明の母"となり、そ
の後"ネオコンバーテック事業構想"に結実し、今では、最新のデジタル可視
化技術をもって観測する”新錬金術時代"まっただ中にいる。

ps.「ナノ」サイズの極めて微細な結晶を発見するなどして、ナノテクノロジ
ーの発展につながる基礎を築いたアメリカの大学の研究者など3人が選ばれた
という。