科学部 活動報告

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【科学部】テントを張って化学実験をしました(特別講義)

3月29日(火)に、「世界をリードする科学技術人材育成事業」の活動として、米子工業高等専門学校 総合工学科 化学・バイオ部門 准教授の谷藤尚貴先生にお越しいただき、光化学に関する特別講義をしていただきました。

 

今回の実習のテーマは、「アウトドアで実験しよう!」でした。

いつも活動している化学実験室を飛び出し、谷藤先生の指導のもと、部員らはおもむろにテントを設営し始めます。(初めてテント張りをしたという部員が多くいました!)

アウトドアでの実験なので、試薬の調製にはビーカーやガラス棒などのガラス器具を使わずに、プラカップ、割り箸、空のペットボトルで汲んできた精製水を使います。 

 

テントの中を暗くして、ラミネートシートにレーザーポインターを当てて色の変化を観察しました。

使用したシートは蛍光、リン光という光が放たれる素材のものでした。リン光は蓄光性を持つので、レーザーポインターを動かすと光の跡が一時的に残ります。

 

テントの中で各自黙々とリン光を楽しんだ後は、市販で販売されている忍者絵の具という色素を使ってスライムを作りました。

忍者絵の具には、光を吸収することで色が変わる特別な物質(光応答性分子)が含まれているため、最初は真っ白だったスライムも、捏ねているうちに日光に当たり、だんだん赤く変色していきました。

また、レーザーポインターで集中的に光照射すると、照射部分がより赤くなります。

 なお、光応答性分子を溶液に溶かしただけでも、同じように光を吸収した部分だけ変色します。

 

 

最後は、物質に磁力があることを簡単に確認できる超常磁性を持つ物質(磁性液体)を使って、物質の磁力線を観察しました。

磁石を近づけると、超常磁性物質がトゲトゲした形に姿を変え、磁力線が現れます。

近づける磁石の磁力によってトゲトゲ具合が変化する様子も観察できました。

生き物のように変形する超常磁性物質に、部員らは夢中になっていました。

 谷藤先生は、講義中に何度も「視点を変えてみることで、新しいアイデアが生まれる」とお話しされていました。

今回、外で実験をしてみて、不便だなと感じたところや、新しく見えた景色があったのではないかなと思います。

ぜひ今回感じた「不都合な点・改善したい点」を研究テーマの材料としてもらえればと思います。

 

新鮮で楽しい経験をすることができました。今回学んだことや感じたことを、今後の研究活動に活かしていきたいと思います。

この場をお借りして、谷藤先生に深く感謝申し上げます。ありがとうございました。

楽しい時間もあっという間に過ぎ、部員らは少し名残惜しそうでしたが、しっかり片付けて撤収しました。

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【科学部】錬金術師の夢を見つめ直す(特別講義)

3月28日(月)に、大妻嵐山中学校・高等学校の鈴木崇広先生にお越しいただき、黄銅めっきに関する特別講義をしていただきました。

 

黄銅めっきは、銅板に亜鉛をめっきし、亜鉛めっきされた銅板を加熱することで得られます。

黄銅とは銅と亜鉛の合金のことで、英語でbrass(ブラス)といいます。「ブラスバンド」と聞くと皆さんは金管楽器をイメージされると思いますが、これは多くの金管楽器が黄銅で作られていることが語源とされています。

 

一般的には、水酸化ナトリウムと亜鉛粉末を用いてめっきされますが、今回は鈴木先生が推奨する方法で黄銅めっきを行いました。

※今回の鈴木先生の推奨する方法は、鈴木先生と大妻嵐山高校の生徒が発見した「安全性、均一性を兼ね備えた素晴らしいめっき方法」であり、この研究成果は第65回日本学生科学賞で文部科学大臣賞(全国2位相当)を受賞されました! 

 

 

めっき後は、そもそも本当に黄銅が出来上がっているのか?、見た目の判断ではなく、具体的にどのような実験を行うことで、黄銅であることが証明できるのかという問いかけに対して、部員らは自ら実験方法を提案し、黄銅であることを証明する実験に取り組みました。

あるグループでは炎色反応を確認したり、黄銅めっき板を電極版として使用し電池を作成してみたり…など、アイデアの思いつくままにたくさんの検証実験に取り組んでいました。

※炎色反応とは、金属元素を燃やした際に確認できる炎の色のことで、物質ごとに炎の色は異なります。花火ではカラフルな炎が見られますが、あれは火薬の中に複数の金属化合物が調合されているからです。なお、銅の炎色反応は青緑色です。

 

1・2年生ともに、化学基礎・化学で学んだ知識をフル活用して斬新で柔軟な検証実験に取り組んでおり、鈴木先生もその発想力に感心してくださりました。

 

以下に、今回の特別講義を受けた部員の感想を一部掲載します。

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・いつもの授業や部活動とは違い、目的の結果を出すために自分で操作を考え、さらにそれを実践することが初めてでとても面白く感じました。求めていた結果が出ないことの方が多かったけれど、とても楽しい体験をすることができました。

・日本学生科学賞に出展した研究と聞いて難しいものかと思ったけど、めっきにアルミ箔を使った理由などを原理から理解することができました。色々なところで行われている実験の欠点を改良するというのはあまり気が付けないことだと思います。また、黄銅めっきであることの判断方法として電気を使うというのは自分にとって新しい知識だったので、今後の研究にも活用していきたいです。

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 最後に、この場をお借りして、今回ご講義していただきました鈴木先生に感謝申し上げます。

文部科学大臣賞受賞おめでとうございました。5月に行われる国際大会でのご活躍を心より応援申し上げます。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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【科学部】卒業おめでとうございます!

3月9日(水)の放課後、化学実験室にて卒部式を行いました。

まず初めに、1・2年生が蛍光チョークで装飾した黒板アートで、科学部に所属していた3年生7人をお出迎えしました。

※蛍光チョークにはチョークの中に蛍光物質が含まれており、暗室の中でブラックライトを用いて照らすと光ります。

この現象は「発光」という化学反応のひとつです!

 

卒部式では、2年生が考案した「かなりマニアックな」問題によるクイズ大会が行われました。

(ある製薬会社の水酸化ナトリウム 500 gのボトル1本の値段を問うなど…。試薬の発注も自分で手配する科学部ならではですね!)

今年度は、コロナ禍による活動制限により予定通りに研究が進められないことも多くありましたが、そんな中、3年生は自身の研究だけでなく後輩の指導も丁寧かつ全力で取り組んでいました。

今1・2年生がのびのび研究活動ができているのも、3年生のおかげなのだろうなと感じます。本当に頼もしい7人でした。

3年生の皆さん、卒業おめでとうございます。これからもぜひ化学室に遊びに来てくださいね。

 

そして、来年度も情勢に柔軟に対応しながら充実した活動を行って参ります。どうぞ応援よろしくお願いします。

 

 

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【科学部】ホンダテクニカルカレッジ関東・体験学習

11月7日(日)、ホンダテクニカルカレッジ関東にて、ホンダテクニカルカレッジ関東の先生方と学生による、自動車にまつわる講義・体験学習に参加させていただきました。

前半では、自動車エンジンの仕組みについて講義を受けた後、実際にエンジンを分解してエンジンの構造を観察しました。また、自動車の底面やボンネット内などを見学し、ホンダ車のエンジンや排気ガスを処理・浄化するための工夫について説明していただきました。

 

 後半は、ホンダが開発したNSXとUNI-CUBに試乗させていただきました。NSXは、最大時速300 km(新幹線とほとんど同じ)で走行できるスポーツカーです。実際に助手席にて試乗させていただきましたが、その速さに圧倒されました。

また、UNI-CUBは、自身の重心移動によって自由に走行できる車両です。前方はもちろん、斜めや真横にも自由自在に移動できます。座りながらほとんど体力を使わずにスイスイ移動できるUNI-CUBに、生徒らはすっかり夢中になって乗りこなしていました。

 

今回の体験学習では、普段の部活動では学べないことをたくさん経験することができました。自動車のエンジンの仕組みや最新技術がたっぷり詰め込まれた新しい車両に実際に触れることができ、生徒らはモノ作りの面白さを実感できたのではないかと思います。

最後に、貴重な体験をさせてくださったホンダテクニカルカレッジ関東の先生方および学生の皆様に深く感謝申し上げます。

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【科学部】水素燃料自動車に大興奮しました。

11月5日(金)本校にて開催されました、埼玉県「環境学習応援隊」プログラム・特別セミナー『脱炭素社会へのステップ~日豪が切り開く水素エネルギーの未来~』に、科学部生徒も参加させていただきました。

 

東京大学の杉山正和教授、クイーンズランド工科大学のイアン マッキノン教授(オンライン講義)、そして主催のENEOS先進技術研究所の松岡孝司様より、世界のエネルギー消費の現状や再生可能エネルギーとして注目されている水素エネルギーについての講義をしていただきました。生徒らは聴講後に積極的に質問をするなど、終始興味津々の様子でした。

 

講義の後は、待ちに待った水素燃料自動車(FCV)を拝見しました。

ボンネットを開けると大きな水素燃料電池があり、生徒らはスマホ片手に大興奮していました。

しばらくすると、なにやら科学部の生徒らが揃って車の下をのぞき込んでいました。(何事かと心配しました)

私ものぞいてみると、従来の自動車にはあるはずの排気口がありませんでした!

水素燃料電池では、廃棄物として水のみが生成されます。従来の自動車で排出される二酸化炭素などのガスが発生しまうため、排気口を取り付ける必要がないのでしょう。

 将来の希望を背負った水素燃料自動車は、多くの生徒や教員を魅了して帰って行きました。今回の講義をきっかけに、生徒らが世界の環境問題や水素燃料をはじめとする再生可能エネルギーに興味関心を持って、主体的に今後の部活動に繋げてくれたらいいなと思っています。


 

最後に、本企画にお声がけくださった国際理解教育部の皆様に深く感謝申し上げます。

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【科学部】第72回埼玉県科学教育振興展覧会にて最優秀賞を受賞しました。

第72回埼玉県科学教育振興展覧会にて、以下の2作品が最優秀賞を受賞いたしました。

こちらの2作品は、第65回日本学生科学賞中央予備審査へ進出します。

 

〈最優秀賞〉

『海洋プラスチックこみは水問題の救世主となりえるか~スチロール樹脂を原料とした陽イオン交換樹脂の合成~』(久保田 悠希・2年)

 海洋プラスチックごみによる海洋生態系への悪影響や世界の水問題の深刻化を解決するために、身近な廃プラスチックであるポリスチレンを原料にして、日常生活において有用になるであろう陽イオン交換樹脂へと化学合成することを提案しました。

 

『セミのこと知ってる?セミの研究2021』(岡本ひなの・1年)

セミの寿命は本当に7日間なのでしょうか。実際に毎日公園に通い、捕獲したセミ個体にマーキングして後日再度捕獲するという調査法(標識再捕獲法)によって、集計データからセミの最長寿命を推定しました。また、研究過程で、ほとんどのセミが公園内でしか行動していないのではないかと気づき、マーキングしたセミの行動を詳細に記録したところ、セミの種別ごとに行動範囲が異なることを明らかにしました。

 

 

 

 

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【科学部】スポGOMI甲子園に出場しました。

8月21日(土)に、科学部の1年生6名が、日本財団主催の「海と日本プロジェクト スポGOMI甲子園 埼玉県大会」に出場しました。

スポGOMIでは、予め定められたエリアで、制限時間内にチームでごみを拾い、ごみの量と質(種類)でポイントを競い合います。企業や団体が取り組む従来型のごみ拾いに、「スポーツ」の要素を加えたことで、これまでの社会奉仕活動を「競技」へと変換させた日本発祥の新しいスポーツです。

 

本大会では、3人1チームとなり、1時間の制限時間の中で、チームで協力しながら大宮公園内のごみを拾いました。結果は優勝には及びませんでしたが、全員積極的に取り組んでいました。

生徒らは、全参加団体が集めたごみの山を見て、たった1時間で大量のごみが集まったことに驚いていました。今回の活動を通して、環境問題への興味関心が高まったのではないかと思います。

 

なお、本大会の様子について、8月31日(火)16:30~テレビ埼玉「情報番組マチコミ」にて報道される予定です。ぜひご覧ください。

 

 

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【科学部】3年生引退

8月4日(水)にて、科学部の3年生(7名)が引退しました。

(例年、3年生1学期までを活動期間としています。)

 

引退式では、2年生が作成した実力テスト(英・数・化学)にグループごとに挑戦しました。

2年生が執筆した英語の長文問題(3年生とのエピソード)があるなど、ユーモアあふれる実力テストでした!

 

昨年度は十分に活動できた時間も少なく、研究活動が滞ってしまった時期もありましたが、お互いの研究をサポートしあって多くの実績を上げることができました。粘り強く、謙虚に取り組む姿は、きっと後輩にも受け継がれていくのだろうなと思います。3年間お疲れさまでした。

 

今後は、2年生(2名)と1年生(14名)での活動となります。新体制となりますが、新型コロナウイルス感染予防に十分配慮しながら、充実した研究活動が行えるよう部員全員で協力して運営して参ります。

これからも応援よろしくお願いいたします。

 

【実績】

第64回日本学生科学賞      旭化成賞・学校賞【房野・香取】

第45回全国高等学校総合文化祭  奨励賞     【宮岡・久保田(2年)】

第45回全国高等学校総合文化祭  出場      【宇田川・山岡・新井】

第71回埼玉県科学教育振興展覧会 最優秀賞    【房野・香取】

第71回埼玉県科学教育振興展覧会 最優秀賞    【宮岡・久保田(2年)】

第71回埼玉県科学教育振興展覧会 優秀賞     【宇田川・山岡・新井】

 

 

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【科学部】第45回全国高等学校総合文化祭(紀の國わかやま総文2021)に出場しました。

7月31日(土)~8月2日(月)に、近畿大学生物理工学部(和歌山県)で開催された第45回全国高等学校総合文化祭(通称:総文祭)の自然科学部門に出場しました。

 

総文祭は、「文化部のインターハイ」のような位置づけにある大会です。自然科学部門においては、研究発表とポスター発表の2種類の出場形式があります。研究発表では、プレゼンテーションソフト等を用いて制限時間内に研究内容・研究成果を説明し、質疑応答を行います。ポスター発表では、ポスターや自前の展示物を用いて研究内容・研究成果をプレゼンテーションし、質疑応答を行います。本校は、埼玉県代表として研究発表(化学部門)とポスター発表に出場しました。

 

研究発表(化学部門):金属樹の成長速度の解析(3年 宇田川海斗、3年 山岡光)

ポスター発表:自己組織化単分子膜を応用したグルコース-酸素燃料電池の改良(3年 宮岡信哉、2年 久保田悠希)

 

なお、ポスター発表では奨励賞を受賞しました。

 

どちらの発表も、大会当日まで粘り強く考察・発表練習してきた成果を十分に発揮し、毅然とした態度で本番に臨んでいました。質疑応答では、研究内容を深く掘り下げたような鋭い質問を受けたりしましたが、今後の研究に繋がるようなアドバイスもたくさん頂くことができました。

今年度は、コロナ禍のため他分野の研究発表を自由に聞きに行くことはできませんでしたが、全国の高校生の研究活動を少し知ることができました。また、質疑応答では大学の教授陣とコミュニケーションを取ることができ、生徒らにとって貴重な体験ができたのではないかと思います。

 

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走査型電子顕微鏡をお借りしています。

7月5日(月)より、株式会社日立ハイテク様から走査型電子顕微鏡(SEM)をお借りしています。

電子顕微鏡では、電子(電子線)を用いて測定対象物の拡大像を見ることができます。電子線は電磁波としてとても短い波長なので、光学顕微鏡よりもはるかに高い倍率(1万倍以上)で観察することができます。また、走査型電子顕微鏡においては、焦点深度が非常に深い立体的な観察が可能とされています。

お借りした走査型電子顕微鏡(SEM)は、授業や科学部の活動で使用しています。なお、夏休み中に地域の方々にも体験していただくようなイベントも予定しております。

 

科学部の1年生もSEMの操作方法をしっかり教わって、自分たちで興味関心のあるものを続々と観察しています。SEMを操作しているときの彼らの表情はとても生き生きしていて、ミクロな世界にすっかり魅了されているようです。

 

 

私も出来心でシラスの頭を観察しました。ちゃんと歯があることを知りました。面白いですね!

 

(シラスの顔:倍率40倍(左)、倍率200倍(右))

 

こちらの走査型電子顕微鏡は、8月31日までお借りする予定です。

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