皆さんは、水(液体)を０℃以下に冷やすと氷(固体)になり、沸騰させると水蒸気(気体)になることはご存じだと思います。この固体⇔液体⇔気体の変化は、身近にあるガラスやプラスチック、金属などでもみられます。物質は原子で構成されていますが、その原子は温度が低いと規則正しく並びたがり、温度が高いと自由に動きたがります。そして、このような原子の動きや配列などで、物質の形や性質がきまります。

アモルファスとは、結晶構造を持たない物質の状態をしめす言葉です。固体では、原子が規則正しく並んだ結晶と呼ばれるものと、原子がバラバラに配列したアモルファス(非晶質)と呼ばれるものの２種類があります。一般に、氷や金属、水晶などの鉱物などは結晶構造で、ガラスなどはアモルファス構造です。

金属は、液体からかなり早く冷却しても原子が規則的に並んだ結晶となります。しかし、原子が自由に動きまわる液体の状態から、１秒間に100万℃というような超急冷をしてやると、液体の状態をそのままとじ込めたような固体となり、原子が無秩序な状態のアモルファスができます。アモルファス金属は普通の金属に比べ、強くてしなやか、非常に錆びにくい、磁気特性に優れるなどの大きな特徴があります。

アモルファス金属の作り方の最も一般的な方法は、溶けた金属を超急冷して作る方法(液体急冷法)です。その他、金属を気体にして直接作る方法として、真空蒸着やスパッタリングなどがあります。しかし、いずれも大量生産には不向きで、非常に薄くて小さいものしかできないため、用途も限られていました。

アモルファス金属は、溶けた金属を超急冷することが必要で、非常に薄くて小さいものしかできないといわれてきました。しかし、ゆっくり冷やしても結晶質にならず、アモルファスとなる金属が近年発見されました。ガラスのような特徴を持った金属ということで、金属ガラスと呼ばれていますが、ゆっくり冷やすことができるということで、厚みのある板や棒など形をもった塊状(バルク状)の製品ができます。さらに、従来のアモルファス金属では、加工や成形のため加熱をするとすぐに結晶質に戻ってしまい、アモルファスの特徴は失われてしまいますが、金属ガラスは、ガラスと同様自由に加工することができ(ガラス細工のように飴状に伸びる)、アモルファスの状態が失われません。現在、大学などで応用研究が盛んにおこなわれており、今後急速に実用化が進むものと期待されています。

ゆっくり冷やすことができるので、普通の鋳物を作る方法で表面が平滑な丸棒やパイプが作れます。また、ロールを用いて厚みのある板なども作れます。