アモルファス

アモルファス(英: amorphous)、あるいは非晶質(ひしょうしつ、英: non-crystalline)とは、結晶のような長距離秩序はないが、短距離秩序はある物質の状態。これは熱力学的には、非平衡な準安定状態である。

amorphous は、morphous(形を持つ)に「非」の意味の接頭辞 a‐ が付いた語(19世紀にスウェーデンのイェンス・ベルセリウスが非結晶の固体に対して命名した^[1] )。結晶は、明礬や水晶のようにそれぞれ固有の結晶形態を持っており、morphous である。しかし、急冷や不純物が混じった状態で出来た固体は、時間的空間的に規則的な原子配列が取れず非晶質となり、不定形である。

アモルファス状態は、非金属ではしばしば見られる状態である。しかし、金属にもアモルファス状態が存在することが、アメリカのポール・デュエイ (英語版)カリフォルニア工科大学教授によって1960年に発見されている。

アモルファスとされるものには結晶構造を完全にもたないものと、光学的には結晶構造が見られない場合でもX線回折ではハロー図形(halo pattern)を示す潜晶質とがある(ただし、潜晶質は結晶質と解される場合もある)。

天然に産出する鉱物の場合、「非晶質」と言われるもののほとんどが潜晶質である(例:オパール、ネオトス石 (イタリア語版)など)。この他に、含有する放射性元素のために結晶構造が破壊されるメタミクト化 (英語版)によりアモルファス化するもの(サマルスキー石、石川石、フェルグソン石など)もあり、こちらの場合はアニーリングにより結晶構造を復元できる。

均質で等方性であることが挙げられる。結晶が存在しないため、結晶粒界や格子欠陥のような「弱い」構造が存在しないことが利点になる。

結晶状態とアモルファス状態では、同じ材料でも物性が大幅に変わることがある。例えば電気伝導性や熱伝導性、禁制帯幅、光透過率や光吸収率、透磁率、物理的強度、耐蝕性、超伝導性などである。

• 液体急冷法
• 気相凍結法(真空蒸着、スパッタリング)
• 化学気相成長法
• 電着法
• 結晶質にイオンや中性子を照射する

• ガラス
• アモルファス金属・化合物
  • Fe-Si-B合金(高強度材料)
  • Fe-Cr-P-C化合物(高耐食材料)
  • Fe-Si-B化合物(磁性材料)(変圧器)
• アモルファス半導体
  • アモルファスシリコン(薄膜トランジスタ、太陽電池、光センサ)
• アモルファスカーボン
• マグアンプ
• 耐候性鋼
• アモルファス変圧器
• アモルファス磁気ヘッド
• 飴

1. ^ ベルセリウス著(田中豊助、原田紀子訳)『化学の教科書』内田老鶴圃 47頁 ISBN 4-7536-3108-7

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