ユニットセル・とは？初心者にも優しい基本解説と実例共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

ユニットセルとは？

結晶を「どうやって作られているのか」を理解するための基礎となる概念が ユニットセル です。ユニットセルは、結晶格子の中で最小の繰り返し単位となる立体のことを指します。これをいくつか集めて並べると、観察される大きな結晶全体ができあがります。格子とは、空間を規則正しく点の集合として並べたもののことで、ユニットセル はその規則の「部品」として働きます。

ユニットセル の形は 6つの辺の長さ a, b, c と 3つの角度 α, β, γ によって決まります。これらのパラメータが異なると、同じ格子系の中でも見た目や対称性が変わります。

基本用語

格子：結晶を構成する点の規則正しい並び。空間を埋め尽くすように配置されます。

格子点：格子の中の特定の位置を示す点。結晶内の原子の位置と対応します。

格子パラメータ：ユニットセルの長さ a, b, c と角度 α, β, γ のこと。これらでユニットセルの形が決まります。

格子系とユニットセルの形

結晶は 格子系 によって分類されます。代表的な格子系には 立方系、四方系、正交系 などがあります。立方系では a = b = c、α = β = γ = 90° となり、最も対称性が高い形です。

格子系	特徴	代表的な格子
立方系	a = b = c、α = β = γ = 90°	P, I, F などの組み合わせ
四方系	a ≠ b ≠ c、α = β = γ = 90°	P 系が基本
正交系	a ≠ b ≠ c、α = β = γ = 90°	さまざまなユニットセル

実例：NaCl のユニットセル

塩化ナトリウム（NaCl）は代表的な結晶の一つで、面心立方格子（FCC）を基本とします。NaCl の ユニットセル は、Na と Cl が交互に配置され、6つの最近接原子が並ぶ形です。実際には Na 原子と Cl 原子が同等に並ぶ二つの格子点の組み合わせとなっており、結晶全体はこの小さな立体を繰り返すことで成り立っています。

このような例から、格子系と格子パラメータの関係 を理解すると、物質の性質がどのように決まるかを推測しやすくなります。

ユニットセルを使うと何がわかるのか

結晶の対称性、原子の配置、格子欠陥の影響などを整理して考える手掛かりになります。研究では、ユニットセルの情報 をもとに膨大な結晶データを比較・解析します。初学者でも、まずは ユニットセル の仕組みを押さえることから始めましょう。慣れてくると、結晶系の分類や、物質の機械的・光学的性質との関係が自然に見えてきます。

ユニットセルの同意語

ユニットセル: 結晶格子を構成する最小の反復単位のセル。格子定数や対称性により、全体の結晶構造を繰り返し再現できる基本的な単位。
単位胞: ユニットセルとほぼ同義の呼び方。結晶格子の最小の胞で、格子の周期を生み出す中心的な単位。
晶胞: 晶の格子を成す最小のセルを指す呼び方。一般にはユニットセルと同義として使われることが多いが、文献により意味が異なる場合もある。
原胞: 格子の最小の反復単位を指す語。厳密には primitive cell（原始胞）を意味することが多く、文脈次第でユニットセルと同義に使われることもある。
最小胞: 結晶格子をつくる最小の胞。ユニットセルと同義として扱われる場面が多い表現。
基本胞: 基礎となる胞。専門文献で用いられることがあり、ユニットセルと同義に使われる場合がある表現。
クリスタルセル: 結晶格子を指す外来語的表現。理解しやすい一方で、日常的には『晶胞』や『ユニットセル』を用いる方が自然。