25 メートルからナノメートルへの換算

メートル（m）について

メートルは国際単位系（SI）における長さの基本単位で、記号は m です。SI のほかの長さの単位はすべてメートルの倍数または分数として定義されており、面積、体積、速度をはじめとする多くの単位もメートルから組み立てられています。

その定義はこれまでに四度改められ、そのたびに物体による基準がより再現性の高いものへ置き換えられてきました。1791 年、フランス科学アカデミーは、パリを通る子午線に沿って北極から赤道までの距離の 1000 万分の 1 をメートルとすることを提案しました。この弧の測量には 6 年を要し、地球が完全な球ではないためわずかな誤差が生じました。1889 年には、パリ近郊のセーヴルに保管された白金イリジウム製の原器が定義の基準となり、その複製が加盟各国に配られました。1960 年には、クリプトン 86 が放つ橙赤色の光の波長の 1650763.73 倍として再定義されました。

現在の定義は 1983 年に定められたもので、別の量を固定するという点で異例です。真空中の光の速さを毎秒 299792458 メートルちょうどと定め、メートルは光が 1/299792458 秒間に進む距離として導かれます。したがって光の速さはもはや測定される量ではなく、定義された定数です。測定技術の向上は、いまでは光速ではなくメートルの精度を高めることになります。

この単位は、建物の寸法、陸上競技のトラック、プール、水深、布地、ロープなど、世界中で用いられています。日常生活でヤード・ポンド法を残している国はわずかで、そうした国でも科学と医学の分野ではメートルが主流です。

身近な目安を知っておくと感覚がつかみやすくなります。一般的な室内ドアの高さはおよそ 2 メートルです。大人の歩幅は 4 分の 3 メートル近くで、歩数を数えれば距離をおおまかに測れるのはこのためです。車線の幅は多くの国で 3 メートルから 3.5 メートルの間です。

1 メートルは 100 センチメートル、1000 ミリメートル、0.001 キロメートルに等しく、約 3.28084 フィート、39.3701 インチにあたります。

ナノメートル（nm）について

ナノメートルは 1 メートルの 10 億分の 1 です。10^-9 を表す SI 接頭語のナノをメートルに付けたもので、記号は nm です。この接頭語は「小人」を意味するギリシャ語のナノスに由来します。

これは現代の光学と電子工学が扱う尺度です。可視光はおよそ 380 nm の紫から 750 nm の赤までの範囲にあり、そのためナノメートルは色を物理的に表す標準的な単位となっています。532 nm で発光するレーザーポインターは緑色、650 nm のものは赤色です。紫外線は 380 nm より短く、赤外線は 750 nm より長い波長です。

生物学でもこの単位が絶えず使われます。DNA の二重らせんは幅がおよそ 2 nm です。一般的なウイルスは 20〜300 nm です。細胞膜の厚さは 7 nm ほどです。これらの寸法は、光の波長そのものによって約 200 nm に制限される通常の光学顕微鏡の分解能を下回ります。

ナノメートルが科学の外でも知られるようになったのは半導体製造のためです。プロセスノードには 90 nm、45 nm、14 nm、5 nm、さらにそれ以下という呼び名が付けられてきました。この数値はもはやチップ上の特定の測定可能な寸法を指しておらず、物理的な長さというより市場向けの呼称になっています。ただし実際の構造がナノメートル単位であることに変わりはありません。現代のトランジスタのゲートは、原子数十個ぶんの幅しかありません。

ナノテクノロジーはこの単位から名を取っており、慣例として 1〜100 nm の構造を扱います。この範囲では表面の影響が物質全体の性質を上回りはじめるため、材料はしばしば異なる振る舞いを示します。

この尺度で測るには、可視光に頼らない装置が必要です。電子顕微鏡は、光よりもはるかに短い実効波長をもつ電子を用いて、1 ナノメートル未満の構造を分解します。原子間力顕微鏡はまた別の原理で、鋭い探針を表面に沿って動かし、そのたわみを記録します。対象が見えないままでは分野は前に進めないため、いずれもナノテクノロジーの発展に欠かせないものでした。

1 ナノメートルは 10 オングストローム、1000 ピコメートル、0.001 マイクロメートルに等しくなります。紙 1 枚の厚さはおよそ 100000 nm です。