東大、半導体プラスチック材料でイオン交換現象を発見

発表日:2019年8月29日

イオンで電子を制御して金属性プラスチックを実現

―世界初、半導体プラスチック材料でイオン交換現象を発見―

1.発表者:

・山下 侑

　（東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 特任研究員/物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 （WPI-MANA）超分子グループ 博士研究員 兼務）

・竹谷 純一

　（東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 教授/マテリアルイノベーション研究センター（MIRC） 特任教授 兼務/産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ 客員研究員 兼務/物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 （WPI-MANA）MANA 主任研究者（クロスアポイントメント））

・渡邉 峻一郎

　（東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 特任准教授/JST さきがけ研究員 兼務/産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ 客員研究員 兼務）

2.発表のポイント:

◆水の浄化やタンパク質の抽出・精製に使用される「イオン交換」（注1）が半導体プラスチックでもナノメートルサイズの隙間を用いて可能であることを発見しました。

◆イオン交換効率を制御することで半導体中の電子の数や流れやすさが変化することを活かし、金属性を示すプラスチックの実現に成功しました。

◆固体中のイオンと電子を協奏的に制御することで、イオンと電子の両方の特長を活かした「固体イオントロニクスデバイス」（注2）の実現が期待されます。

3.発表概要:

東京大学大学院新領域創成科学研究科（物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 超分子グループ 博士研究員 兼務）の山下侑特任研究員と、同大大学院新領域創成科学研究科（産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ 客員研究員 兼務、物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 MANA 主任研究者（クロスアポイントメント））の竹谷純一教授、同大大学院新領域創成科学研究科（JST さきがけ研究員 兼務、産業技術総合研究所 産総研・東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ 客員研究員 兼務）の渡邉峻一郎特任准教授らは、世界で初めてイオン交換が半導体プラスチック（高分子半導体）でも可能であることを明らかにしました。イオン交換は、古くから水の精製、タンパク質の分離精製、工業用排水処理などに広く応用されており、我々の生活に欠かすことのできない化学現象です（図1a）。本研究では、この極めて普遍的かつ化学工学の単位操作であるイオン交換を用いて、半導体プラスチックの電子状態を制御する革新的な原理を明らかにしました（図1b）。また、本指導原理を利用して、半導体プラスチックの電子状態を精密に制御し、金属的な性質を示すプラスチックの実現に成功しました。

本研究成果は2019年8月28日付けで、英国科学雑誌「Nature」にオンライン掲載されます。

本研究は、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業（さきがけ）研究領域「超空間制御と革新的機能創成」（研究総括:黒田 一幸）研究課題「分子インプランテーションによる超分子エレクトロニクスの創成」（研究者:渡邉 峻一郎 東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻 特任准教授）の一環として行われました。

※以下は添付リリースを参照

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添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0517579_01.pdf