2021/02/19
東海国立大学機構 名古屋大学
千叶大学
庆应义塾大学
公益财団法人高辉度光科学研究センター
国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学大学院工学研究科の片山 尚幸 准教授、小島 慶太 大学院博士前期課程学生 (兼 高輝度光科学研究センター 外来研究生)、田村 慎也 大学院博士前期課程学生 (当時)、澤 博 教授 (兼 高輝度光科学研究センター 外来研究員)らの研究グループは、名古屋大学 未来材料?システム研究所の齋藤 晃 教授と服部 颯介 大学院博士前期課程学生、千叶大学大学院理学研究院の太田 幸則 教授と山口 伴紀 大学院融合理工学府博士後期課程学生、庆应义塾大学理工学部の杉本 高大 助教、高輝度光科学研究センターの小林 慎太郎 博士研究員、尾原 幸治 主幹研究員 との共同研究により、リチウム、バナジウム、硫黄からなる無機結晶が、柔粘性結晶のような格子ダイナミクスを示すことを発見しました。
原子が规则的に整列した固体结晶の中には、低温に下げると格子が自発的に変形して规则的なパターンを形成するものが存在します。こうした特徴的なパターンは低温でのみ安定に存在し、相転移温度という特徴的な温度を超えると消失すると思われていました。今回研究対象としたリチウム、バナジウム、硫黄からなる无机结晶では、バナジウムが平面状の叁角格子を形成しており、相転移温度以下では、隣り合う3个のバナジウム原子が寄り集まった叁角形のモチーフが叁角格子の至るところで现れます。片山准教授らは相転移温度以上におけるバナジウムの配列を放射光齿线や电子线を用いて详しく调べたところ、様々な方向に延びたバナジウムのジグザグ锁がサブマイクロメートルオーダーの広がりをもって无秩序に现れており、电子线照射下ではこのジグザグ锁の延びる方向と空间的な広がりが秒単位で変化することを突き止めました。このように、ジグザグ锁の延びる方向が时间依存して変化する现象は、ソフトマターの一种である柔粘性结晶に分类される特徴であり、本研究は『无机柔粘性结晶』という新たな机能性材料开発の方向性を示すものです。
この研究結果は、英国科学誌「Nature」系列の専門誌『npj Quantum Materials』電子版に2021年2月18日付けで掲載されます。
この研究は、日本学術振興会?科学研究費助成事業(No. JP20H02604, JP17K05530, JP19K14644, JP17K17793, JP20H01849, JP19J10805)の支援を受けて実施されました。放射光実験は、SPring-8とあいちシンクロトロン光センターの共用利用課題で行われました。
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