火魔法その１：酸素キャリー
火魔法を考える理由は、水魔法、回復魔法、自然魔法などと比べて構造が一番簡単だから。
前回のこの記事のコンポーネントの１つである、Main1(酸素をキャリーしてくるナノマシン)について考えます。(以降、酸素キャリーと呼びます)
magic-is-made-by-science.hatenablog.com
基本的には、酸素を見つけたらそれを拾ってきて、まとめて袋のようなものに入れて、持ってくることができるナノマシンですね。 ChatGPTと話して、ざっくり言って以下のようなアイデアが出てきました。
- 空気中の酸素を選択的に拾う方法（大きさだけで拾ってこれるか）
- メタルオーガニックフレームワーク（MOF）などのポーラス素材
- 酸素はパラマグネティックな性質を持っており、強力な磁場によって僅かに引き寄せられることがあります。この性質を利用して磁場をコントロール
- 自然界の生物が持つ酸素運搬機構を模倣(昆虫のトラケアシステムのように微細なチャンネルを通じて酸素を直接細胞に運ぶ仕組み)
- 特定の波長の光に反応して酸素をキャプチャまたはリリースするフォトクロミック材料
- 熱を利用して酸素を吸着・放出する(熱に反応して物理的または化学的に変化する材料を利用し、温度変化に応じて酸素を結合または放出)
結果的に、酸素濃度が高まればいいので、純度はそれほど重要ではありません。逆に言えば、窒素を取り除く方法もあるはずです。
空気中の酸素を選択的に拾う方法（大きさだけで拾ってこれるか）
とりま、ゼオライトという素材を使って選択する方法がありそう。どうやってその素材を作るんだという話になる。
メタルオーガニックフレームワーク（MOF）などのポーラス素材
素材が違うだけで、基本的にはゼオライトと同じアプローチの様子。どうやってその素材を作るんだ。
酸素はパラマグネティックな性質を持っており、強力な磁場によって僅かに引き寄せられることがあります。この性質を利用して磁場をコントロール
窒素はシアマグネティックであり、反応が違う様子。つまりナノマシンが小さな磁場を作ることで実現できるというもの。これ好き。
自然界の生物が持つ酸素運搬機構を模倣(昆虫のトラケアシステムのように微細なチャンネルを通じて酸素を直接細胞に運ぶ仕組み)
昆虫の気管が気門を通じて酸素を直接細胞に運んでるのを真似ると。構造が複雑になりそうなのでやめ。
特定の波長の光に反応して酸素をキャプチャまたはリリースするフォトクロミック材料
銀ナノ粒子とかかな？光の波長を変えることで参加させるとかそういうことだと思う。構造は単純だが媒介する銀を持ちあることになりそう。でも可能性ありそう。
熱を利用して酸素を吸着・放出する(熱に反応して物理的または化学的に変化する材料を利用し、温度変化に応じて酸素を結合または放出)
温度スイング吸着とか言うらしい。
それぞれの方法のPros/Consを比較して、どれがよさそうか考えてみる。
空気中の酸素を選択的に拾う方法
- Pros: シンプルで効果的な方法。大きさを基準に酸素を選択することができる。
- Cons: ゼオライトや他の素材の製造が複雑で、特定の条件下でのみ効率的に機能する可能性がある。
メタルオーガニックフレームワーク（MOF）を使用した方法
- Pros: ポーラス素材を使用することで、酸素の選択的な捕捉が可能。
- Cons: MOFの製造が複雑で、特定の環境でのみ効果的な場合がある。
磁場をコントロールする方法
- Pros: 酸素のパラマグネティックな性質を利用して、効率的に酸素を捕捉できる。
- Cons: 磁場を正確にコントロールする技術が必要で、窒素など他のガスに影響される可能性がある。
生物の酸素運搬機構を模倣する方法
- Pros: 自然界における効果的な酸素運搬メカニズムを利用する。
- Cons: 構造が複雑であり、模倣が困難な場合がある。
光に反応して酸素をキャプチャする方法
- Pros: 特定の波長の光に反応して酸素を捕捉することができるため、制御が容易。
- Cons: 必要な光の波長が限定される場合があり、銀などの特定の媒介物質が必要。
熱を利用して酸素を吸着・放出する方法
- Pros: 温度変化に応じて酸素を結合・放出することができる。
- Cons: 温度の精密なコントロールが必要で、環境によっては効率が低下する可能性がある。
妖精を利用して酸素を吸着・放出する方法
- Pros: いついかなる時も効率的に酸素を収集できる。
- Cons: 妖精が必要。
