東北大・東大、「第4の固体」発見 結晶の境目に新構造

2018/12/11 1:00
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東北大学と東京大学のグループは、これまでにみつかっていない構造をした固体を発見した。ある方向から見ると原子は結晶のように規則正しく並んでいるが、別の方向から見るとバラバラだった。新しい材料開発につながる成果だという。

固体ではダイヤモンドのように原子が周期的に規則正しく並ぶ「結晶」と、ガラスのようにランダムに並ぶ「アモルファス」、周期的ではないが規則正しく並んだ「準結晶」の3つの状態が知られている。今回観察した固体はどれにも属さず、幾原雄一東北大教授は「第4の固体だ」と唱えている。

幾原教授らは半導体の製造で使う加工技術を用いて、酸化マグネシウムや酸化ネオジムで約20ナノ(ナノは10億分の1)メートルの薄い結晶の膜を作った。数ナノメートル大の結晶と結晶の境界に、従来にない構造ができていることを見つけた。

結晶部分は絶縁体だがこの境界部分は半導体と、電気の通りやすさが変わっていた。電子顕微鏡で詳しく分析すると、境界部分は断面がゆがんだ多角形の柱を束ねたような構造をしていた。電子の状態などを調べる理論的な検証から、安定した構造であることも分かった。

成果を英科学誌ネイチャー・マテリアルズ(電子版)に発表した。

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