原子空孔の配列を制御する新手法の発見

　陰山洋 高等研究院物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）連携主任研究者（工学研究科教授）、高津浩 工学研究科特定講師、北川俊作 理学研究科助教、石田憲二 同教授、山本隆文 東京工業大学准教授、八島正知 同教授、長谷川哲也 東京大学教授、関場大一郎 筑波大学講師、越智正之 大阪大学助教、黒木和彦 同教授、大友季哉 高エネルギー加速器研究機構教授らの研究グループは、物質・材料研究機構、分子科学研究所、米国ミシガン大学、同国立標準技術研究所と共同で、無機結晶の原子空孔の配列パターンを応力によって制御することに成功しました。

　原子空孔は、超伝導やイオン伝導など様々な機能に本質的な影響を与えることは知られていましたが、今までは配列パターンを自在制御した例はありませんでした。

　本研究では、バナジウム酸化物の薄膜試料に対し、基板から応力を与えながら低温トポケミカル反応を起こすことで、酸素の空孔面が形成する方向やその周期を変化させられることを世界に先駆けて発見しました。酸素空孔の配列パターンは、超伝導や磁性、イオン伝導などの諸物性に大きな影響を与えることが知られています。このため、酸素空孔の配列パターンを自在に制御するための指針を提示した本研究は、設計は不可能と考えられていた無機物質合成の状況を一変させるだけでなく、オンデマンド型の機能開発を可能にするものです。今後、本手法を利用することで新しいタイプの電気・光変換機能や高い転移温度をもった超伝導など、革新的機能材料の開発が期待されます。

　本研究成果は、2020年11月23日に、国際学術誌「Nature Communications」に掲載されました。