機能材料設計学

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新しい原理で、新しい酸化物を。

機能材料設計学研究室は、金属酸化物を設計・合成して、新しい機能をもつ無機材料を開拓しています。
酸化物は誘電体や磁性体、電気伝導体、光機能性材料として、身のまわりで広く使われている物質です。
高温での固相反応では熱力学的に安定な物質しか得られませんが、気相や液相を使う合成技術を組み合わせると、これまでにない物質に手が届きます。
多様な合成手法にナノサイエンスの視点を加え、準安定・非平衡の物質や、まったく新しい仕組みに基づく機能をつくり出そうとしています。

Research研究课题

多様な合成手法を駆使して、これまで得られなかった無機酸化物をつくり出しています。準安定・非平衡物質の開拓、新しい機構に基づく機能の創出、形態を高度に制御した材料開発の3つを念頭に、材料の設計と合成に取り組んでいます。

※示意图

新しい原理でつくる強誘電体↗

ペロブスカイト型の強誘電体・圧電体は、特定の元素がないと結晶の反転対称性を破れませんでした。層状構造で酸素八面体が回転すると対称性が破れることを見つけ、物質設計の新しい指針を示しています。

※示意图

高圧で生まれる新しい酸化物↗

高い圧力をかけて合成すると、高密度の状態が凍結され、常圧では現れない構造が導かれます。室温で強磁性と強誘電性が共存する鉄酸化物や、原子が大きく揺れる四重ペロブスカイト酸化物を合成しました。

※示意图

薄膜として育てる準安定な結晶↗

気相からの薄膜成長を使うと、熱平衡では不安定な結晶構造や組成をつくれます。基板との格子不整合や電荷不整合を活かし、反強磁性体の酸化物を歪ませて強磁性体に変えることにも成功しています。

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