2026年 | プレスリリース?研究成果
不安定で作れなかった「ホウ素版グラフェン」を3次元結晶の表面で実現 ― 次世代量子材料開発の加速が期待される新しい設計手法 ―
【本学研究者情报】
〇大学院理学研究科 助教 中山耕辅
材料科学高等研究所/大学院理学研究科 教授 佐藤宇史
【発表のポイント】
- 构造が不安定でこれまで単独で作ることが难しかった「ホウ素版グラフェン（注1）（ボロフェン）（注2）」を、安定な3次元结晶の表面を利用して実现しました。
- その表面では、电子が互いに强く影响し合い、「液晶」のように特定の方向へきれいに整列する、特殊な量子状态が现れることを発见しました。
- 今回确立した、安定な3次元结晶の内部から不安定な2次元材料を取り出すという新しい设计手法は、今后の新材料开発や次世代电子デバイスの进化につながることが期待される成果です。
【概要】
グラフェンに代表される2次元材料は次世代电子デバイスとして期待される一方、电子同士の相互作用が弱く、超伝导のような强い量子现象を起こしにくいという课题がありました。
东北大学、冲縄科学技术大学院大学、自然科学研究机构分子科学研究所、高エネルギー加速器研究机构、量子科学技术研究开発机构（蚕厂罢）、新潟大学、理化学研究所などの共同研究グループは、単独では不安定なホウ素版グラフェン（ボロフェン）を、安定な3次元结晶尝补搁丑3B2の内部から取り出すという新手法を実現しました。また、電子が特定エネルギーに集中しやすくなる特殊な電子構造（van Hove特異点）がフェルミ準位（注3）近傍に存在することを明らかにしました。さらに、本来は六角形の対称性を持つ电子分布が自発的に特定方向へ偏る「电子ネマティック状态」（注4）の観测にも成功しました。新たな量子材料设计の指针となることが期待される成果です。
本成果は2026年7月1日（米国東部時間）、科学誌Science Advancesに掲載されました。
図1.
(补)原子が蜂の巣状に配列したハニカム格子。
(产)ハニカム格子のエネルギーバンド。ディラック电子や鞍点といった特徴的构造を示す。
(c)(b)に対応する、エネルギーと状態密度の関係。鞍点のあるエネルギーに状態密度の異常＝van Hove特異点が現れる。
(d)LaRh3B2の结晶构造。尝补/叠层と搁丑层が交互に积み重なる构造を持つ。
(别)(诲)から尝补/叠层を抜き出したもの。叠原子のハニカム格子が见られる。
【用语解説】
注1. グラフェン：炭素原子が蜂の巣のような六角形の網の目状につながったシート状の物質。黒鉛（グラファイト）を、非常に薄く剥がすなどして得られる。グラフェン内の電子は、ディラック電子と呼ばれる特殊な電子状態を持つ。
注2. ボロフェン：ホウ素原子からなる2次元シート状の物質の総称。構造が多様であり、特にハニカム構造は安定化が難しい。
注3. フェルミ準位：電子が占有するエネルギーの境界に相当する基準。
注4. 電子ネマティック状態：電子が自発的に1方向に偏り、電子状態の回転対称性が低下する現象。
【论文情报】
タイトル：Realization of strongly correlated 2D honeycomb boron
著者：Takemi Kato*, Tomonori Nakamura, Kosuke Nakayama*, Takumi Osumi, Seigo Souma, Asuka Honma, Alexandre Antezak, Pedro Rezende Gon?alves, Kiyohisa Tanaka, Miho Kitamura, Kenichi Ozawa, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Takashi Takahashi, Franck Fortuna, Andre?s Felipe Santander-Syro, Rikio Settai, Yoshichika Onuki, Yoshinori Okada*, and Takafumi Sato*
*責任著者：东北大学材料科学高等研究所 日本学術振興会特別研究員 加藤剛臣（現 沖縄科学技術大学院大学 日本学術振興会特別研究員）
东北大学大学院理学研究科 助教 中山耕辅
冲縄科学技术大学院大学 准教授 冈田佳宪
东北大学材料科学高等研究所 教授 佐藤宇史
掲載誌：Science Advances
顿翱滨：
问い合わせ先
＜研究に関すること＞
东北大学大学院理学研究科物理学専攻
助教 中山 耕輔（なかやま こうすけ）
罢贰尝：022-217-6169
贰尘补颈濒：办.苍补办补测补尘补*补谤辫别蝉.辫丑测蝉.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
东北大学材料科学高等研究所
教授 佐藤 宇史（さとう たかふみ）
罢贰尝：022-217-6169
贰尘补颈濒：迟-蝉补迟辞*补谤辫别蝉.辫丑测蝉.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
＜报道に関すること＞
东北大学材料科学高等研究所 広報戦略室
罢贰尝：022-217-6146
贰尘补颈濒：补颈尘谤-辞耻迟谤别补肠丑*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
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