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多面体結晶構造模型 コモンズ

国内特許コード P09A014518
整理番号 KG0056
掲載日 2009年5月22日
出願番号 特願2007-209177
公開番号 特開2009-042616
登録番号 特許第5267902号
出願日 平成19年8月10日(2007.8.10)
公開日 平成21年2月26日(2009.2.26)
登録日 平成25年5月17日(2013.5.17)
発明者
  • 小笠原 一禎
出願人
  • 学校法人関西学院
発明の名称 多面体結晶構造模型 コモンズ
発明の概要

【課題】容易に組み立てることができると共に、配位多面体と多面体空隙の形状、幾何学的配置を直感的に理解できる多面体結晶構造模型を提供する。
【解決手段】最密充填構造となるように配置された4つの陰イオンの各中心位置を頂点とする正四面体形状の配位多面体を表す配位多面体部品5と、4つの陰イオンの各中心位置を頂点とする正四面体形状の空隙を表す空隙多面体部品6と、6つの陰イオンの各中心位置を頂点とする正八面体形状の空隙を表す空隙多面体部品8等を立方体形状の透明筐体内に装填すること等で、セン亜鉛鉱型構造や逆ホタル石型構造等の結晶構造模型を組み立てる。
【選択図】図4

従来技術、競合技術の概要


従来の結晶構造模型には、原子位置モデルと多面体モデルとがある。原子位置モデルは、いわゆる分子構造模型であり、原子又はイオンを表す部品と、原子間結合又はイオン間結合を表す部品とを接続することによって、結晶内における原子又はイオンの位置、結合腕の距離や方向を正確に表現できる。



例えば、セン亜鉛鉱型構造を示す原子位置モデル19では、図26に示すように、陰イオンを表す球状の部品19aと陽イオンを表す球状の部品19bとが棒状の接続部品19cによって接続されることで、単位格子(ユニットセル)が組み立てられる。また、逆ホタル石構造を示す原子位置モデル20では、図27に示すように、陰イオンを表す球状の部品20aと陽イオンを表す球状の部品20bとが棒状の接続部品20cによって接続されることで、単位格子が組み立てられる。しかしながら、原子位置モデルは、原子位置、結合腕の距離や方向の正確な表現には適しているが、配位多面体の形状、その幾何学的配置等を直感的に理解することは著しく困難である。



一方、結晶構造を、陽イオン、陰イオン若しくは原子又は分子に配位して囲む陰イオン、陽イオン若しくは原子又は分子を頂点とする配位多面体の集合として捉え、かかる配位多面体を表す部品を組合わせることによって結晶構造を組み立てる多面体モデルがある。すなわち、多面体モデルは、配位多面体の幾何学的配置により結晶構造を表現するものである。多面体モデルにおいては、配位多面体の形状、その幾何学的配置等を直感的に理解することが容易である。しかし、多面体中のイオン間又は原子間の結合距離及び結合角を知ることは容易でない。また、多面体モデルにあっては、結晶構造模型として組み立てるためには、一般に、多面体をその稜線及び/又は頂点で接合する必要があり、多面体モデルの組み立ては実際上困難である。このため、多面体モデルでは、コンピューターグラフィックスが多用されている。しかし、コンピューターグラフィックス上の仮想模型である限り、具現された三次元構造を有する模型と異なり、配位多面体の幾何学的配置等を直感的に理解することは、依然、容易でない。



また、多面体中のイオン間又は原子間の結合距離及び結合角を知ることが容易でないという欠点を改良した一種の多面体モデルとして、折り紙等で正八面体形状のスケルトン構造を作成し、その稜線及び/又は頂点で接合するモデルが知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなスケルトン構造を有する一種の多面体結晶構造モデルは、結晶構造の対称性等を実感的且つ系統的に理解するのに適している。しかし、稜線及び/又は頂点で接合するモデルである限り、模型としての組み立ては依然として容易でない。




【特許文献1】特開平7-261657号公報

産業上の利用分野


本発明は、結晶構造を直感的に理解するために用いられる多面体結晶構造模型に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
多面体形状であって、全ての頂点に陽イオン、陰イオン若しくは原子又は分子を表す標識が設けられ、且つ、内部に陽イオン、陰イオン若しくは原子又は分子を示す標識が外部から識別可能に設けられており、配位多面体を表す複数の配位多面体部品と、
多面体形状であって、全ての頂点に陽イオン、陰イオン若しくは原子又は分子を表す標識が設けられ、且つ、内部に陽イオン、陰イオン若しくは原子又は分子を示す標識が存在しない少なくとも1つ以上の空隙多面体部品とを備え
前記複数の配位多面体部品のうちの少なくとも1つの配位多面体部品に対して前記空隙多面体部品が面接触した状態で配置されることを特徴とする多面体結晶構造模型。

【請求項2】
前記配位多面体部品及び前記空隙多面体部品は、それぞれ、正四面体及び/又は正八面体の形状を有していることを特徴とする請求項1に記載の多面体結晶構造模型。

【請求項3】
前記空隙多面体部品は透明の部材で形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の多面体結晶構造模型。

【請求項4】
前記配位多面体部品は透明の部材で形成されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の多面体結晶構造模型。

【請求項5】
前記配位多面体部品と前記空隙多面体部品とは互いに異なる色または互いに異なる模様を有していることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の多面体結晶構造模型。

【請求項6】
前記空隙多面体部品は互いに異なる色または互いに異なる模様のものを含んでいることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の多面体結晶構造模型。

【請求項7】
前記配位多面体部品は互いに異なる色または互いに異なる模様のものを含んでいることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の多面体結晶構造模型。

【請求項8】
前記複数の配位多面体部品及び前記少なくとも1つ以上の空隙多面体部品を内部に装填可能であって且つ透明の部材で形成された筐体を備えていることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の多面体結晶構造模型。

【請求項9】
前記筐体は立方体形状または正六角柱形状であることを特徴とする請求項に記載の多面体結晶構造模型。

【請求項10】
前記配位多面体部品又は前記空隙多面体部品を分割した部品を含んでいることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の多面体結晶構造模型。

【請求項11】
前記配位多面体部品及び前記空隙多面体部品は、互いに面接触した状態で連結するための連結機構を有していることを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の多面体結晶構造模型。
産業区分
  • 運動娯楽用
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2007209177thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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