一酸化炭素で死ぬ最悪のケースは中毒だけじゃない。爆発するポリマーが新たに発見される

一酸化炭素で死ぬ最悪のケースは中毒だけじゃない。爆発するポリマーが新たに発見される

一酸化炭素が隠し持っていたさらなる危険性。

我々人類は適度な気温、大気圧に恵まれた地球で暮らしています。地球上のほとんどの分子も、摂氏0度、標準大気圧1013.25hPaの想定のもとに存在し、生命はその環境に合わせて進化してきました。ところがひとたび異なる気温、気圧の環境になれば、害のないと思われていた物質が急に我々の命を脅かす危険なものと化す可能性があるのです。さらにはもともと危険なものが、さらに凶悪化してしまうなんてことも。

一酸化炭素は無色無臭のガスですが、吸いすぎると中毒を引き起こし死に至ることがあるのは周知の事実。そんな一酸化炭素がさらなる危険物質になりうることが、国際的な物理学者チームの研究で発見されたんです。研究チームは一酸化炭素のあらゆる分子配列をシミュレーションし、ある一定の大気圧中では爆発性のポリマー(重合体)となることを発見。Physical Review Bにて発表しました。

一酸化炭素がポリマー化する特性自体は新たな発見ではなかったのですが、今回研究者たちはAb initio random structure searching(アブイニシオ・ランダム・ストラクチャー・サーチング)というまったく新しい手法を使って、化学的・量子力学的に分子が異なる環境下でどのような分子配列を持つのかを調べました。この手法は神が分子を作り出すが如く、分子情報や他のパラメータを打ち込むだけで、分子がどのような構造を持ちうるかを知ることができ、どんな特質を持つのかを予測することができるのです。

その結果、一酸化炭素が最も安定する構造がPna21というポリマーであることが判明。しかし地球の標準大気圧の約10倍もの高気圧中でのみ生成可能なため、地球上で自然発生することはありません。また驚くべきことに、他の一酸化炭素ポリマーと異なり、TNT(トリニトロトルエン)の5〜10倍の爆発性を持っていたのです。

Pna21ポリマーは地球上では確かに存在し得ないかもしれません。しかし一酸化炭素自体は宇宙に普遍的に存在している物質。Pna21ポリマーが生成しうる環境がこの広い宇宙にないとは言えません。カナダ国立研究機関の主任科学研究員Dennis Klugは「宇宙に一酸化炭素が存在しているならば、さまざまな環境下で独自の分子配列を持つように発展する十分な時間があり、我々が予測した分子構造(Pna21)になるかもしれない」と米Gizmodoに説明しています。思っていたよりもさらに危険な物質として一酸化炭素が存在している星があるかもしれません。

ただ注意しなければならないのは、アブイニシオ・ランダム・ストラクチャー・サーチングは絶対零度という非常に特殊な環境下を想定しているということ。絶対零度である環境は滅多にありません。さらにイギリスにあるインペリアル・カレッジ・ロンドンの物理学者Nicholas Harrisonは、Pna21ポリマーは室温では急速に酸化して二酸化炭素になる可能性を指摘し、他の分子が存在するところで構造を保ち続けることは考えられないと米Gizmodoに語っています。しかし分子結晶の構造が特性に影響することの重要性から、アブイニシオ・ランダム・ストラクチャー・サーチングの有用性には胸を躍らせているようです。

ちなみにPna21ポリマーの活用法はまだありません。コンピューターシミュレーションで理論的に発見されただけで、実際に作り出したわけではないんです。将来人工的に生成され爆発性を活かした利用がされるかもしれませんが、一酸化炭素がさらに危険な物質として認知されるのは避けられませんね。

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image: Senior Airman Christopher Hubenthal/Wikimedia Commons
source: PHYSICAL REVIEW B, IOP science

Ryan F. Mandelbaum - Gizmodo US[原文
(Shun)

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