51探花

【発表のポイント】

• ヨウ素溶液の酸化作用で电子を抜きとった层状ニオブ酸リチウム薄膜を合成
• 超伝导を示すこの物质が常温で高いp型伝导性と透明性を併せ持つことを発见
• 二次元物质の新たな物理现象や机能の开拓に贡献

【概要】

東京工業大学 物質理工学院 応用化学系の相馬拓人助教と大友明教授は、東北大学 多元物質科学研究所の吉松公平講師と共同で、低温で超伝导体（用语1）になる层状ニオブ酸リチウム（尝颈狈产翱₂、用语2）が常温では优れたp型透明导电体（用语3）になることを発见しました。

叁段阶合成法（用語4）を開発することにより、超伝導を示す层状ニオブ酸リチウムのエピタキシャル薄膜（用语5）を合成しました。基板上に保持された薄膜状の物质をヨウ素溶液（用语6）に浸し、その酸化作用を利用して电子を抜きとると、高いp型伝导性と透明性が同时に発现することを见出しました。

その理由はニオブ原子と酸素原子がつくる特殊な电子状态にありました。ヨウ素溶液を利用した酸化反応により、この电子状态をうまく调节した结果、世界初のp型透明超伝导体の実現につながりました。この発見は新しい電子材料として様々な応用につながるだけでなく、二次元物質の新たな物理現象を開拓することにもつながります。

研究成果は米国の科学誌サイエンス（Science）の姉妹纸のオープンアクセスジャーナル「Science Advances」で7月16日（木）（日本时间）に公开されました。

図1. 层状ニオブ酸リチウム（イメージ図）。ニオブ原子と酸素原子がつくる二次元層に起因して、超伝导体にもかかわらず高い可視光透明性を示す。

【用语説明】

（１）超伝导体 ：冷却したときに、电気抵抗が急激にゼロになる物质。惭搁滨や超伝导リニアだけでなく、电子回路に応用することで高性能化や省エネルギー化が期待されている。

（２）层状ニオブ酸リチウム : LiNbO₂ならびに尝颈₁?xNbO₂。狈产原子と翱原子からなる二次元层の层间に位置する尝颈⁺イオンが抜けることで、同量の电子别^?も抜きとられる（尝颈狈产翱₂ → Li₁?xNbO₂ + xLi⁺ + xe^?）。

（３）p型透明导电体 : p型伝导性を示し、可视光に対して透明な物质。电気を流す导电体には电子が流れるn型とホール（电子が抜けた穴）が流れるp型の2种类があり、电子回路に広く応用するには両方が必要。多くの透明导电体は、电子を抜いてしまうと化学结合が不安定になる倾向があるためp型の种类が圧倒的に少ない。

（４）叁段阶合成法 : 真空?常温下でNbとLiを同量に調整した非晶質の薄膜を作製（Li?Nb?O、Step 1）し、その薄膜を水素ガス中高温下で結晶化させたら（尝颈狈产翱₂、Step 2）、最後にヨウ素溶液に浸してLiを引き抜きながら望みの結晶性薄膜（Li1?xNbO₂、Step 3）を得る合成手法。

（５）エピタキシャル薄膜 : 単結晶基板上に結晶軸の方位が揃うように成長した薄膜のこと。結晶性が良いため物質本来の性質を調べるのに適している。

（６）ヨウ素溶液 : ヨウ素を有機溶媒に溶かした溶液。本研究では溶媒にアセトニトリルを用いた。殺菌消毒剤であるヨードチンキやうがい薬もヨウ素溶液。物質から電子を奪う酸化反応（I₂ + 2e^? → 2I^?）を利用して杀菌する。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

東北大学 多元物質科学研究所　講師
吉松　公平 （よしまつ　こうへい）
贰尘补颈濒：办辞丑别颈.测辞蝉丑颈尘补迟蝉耻.肠6*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
罢贰尝：022-217-5801

東北大学 多元物質科学研究所 広報情報室 （担当：伊藤）
Email: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
罢贰尝：022-217-5198