最新の研究成果

要点

◇最大の体積減少を示す負熱膨張物質を開発
◇コヒーレント放射光と電子顕微鏡による材料組織観察に基づいて物質を設計
◇光通信や半導体分野で利用される熱膨張抑制材としての活用を期待

概要

大阪公立大学の森茂生教授、東京工業大学 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所の西久保匠、酒井雄樹両特定助教（神奈川県立産業技術総合研究所常勤研究員）、東正樹教授、量子科学技術研究開発機構の綿貫徹放射光科学研究センター長らの研究グループは、昇温することでこれまでで最大の9.3％の体積収縮を示す巨大負熱膨張（用語1）物質Pb_0.8Bi_0.1Sr_0.1VO₃を開発した。

負熱膨張物質は、光通信や半導体製造装置などの構造材で、精密な位置決めを妨げる熱膨張を相殺（キャンセル）できる。体積の大きい低温相と小さい高温相が空間的に混在しながら共存する様子を初めて観測し、その結果に基づいて体積収縮を最大化する化学組成を決定した。

研究成果は1月18日に米国化学会誌｢Chemistry of Materials｣のオンライン版に掲載された。

研究グループには、東京工業大学の今井孝大学院生（研究当時）、高輝度光科学研究センターの水牧仁一朗主幹研究員、河口彰吾主幹研究員、量子科学技術研究開発機構の押目典宏研究員、島田歩派遣職員、菅原健人技術員、大和田謙二グループリーダー、町田晃彦上席研究員、東レリサーチセンターの久留島康輔研究員、早稲田大学の溝川貴司教授が参画した。

掲載誌情報

【発表雑誌】Chemistry of Materials
【論 文 名】Polar-Nonpolar Transition Type Negative Thermal Expansion with 11.1% Volume Shrinkage by Design
【著　　者】Takumi Nishikubo, Takashi Imai, Yuki Sakai, Masaichiro Mizumaki, Shogo Kawaguchi, Norihiro Oshime, Ayumu Shimada, Kento Sugawara, Kenji Ohwada, Akihiko Machida, Tetsu Watanuki, Kosuke Kurushima, Shigeo Mori, Takashi Mizokawa and Masaki Azuma
【掲載URL】https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c02304
プレスリリース全文 (1.2MB)

資金情報

本研究の一部は、神奈川県立産業技術総合研究所・有望シーズ展開事業｢次世代機能性酸化物材料プロジェクト｣（リーダー：東正樹 東京工業大学 教授）、日本学術振興会・科学研究費補助金・基盤研究S｢革新的負熱膨張材料を用いた熱膨張制御｣（代表：東正樹 東京工業大学 教授）、特別推進研究「光と物質の一体的量子動力学が生み出す新しい光誘起協同現象物質開拓への挑戦」（代表：腰原伸也 東京工業大学 教授）、科学技術振興機構（JST） 戦略的創造研究推進事業CREST「非晶質前駆体を用いた高機能性ペロブスカイト関連化合物の開発」（代表：東正樹 東京工業大学 教授）の助成を受けて行った。

用語解説

（1）　負熱膨張…通常の物質は温めると体積や長さが増大する、正の熱膨張を示す。しかし、一部の物質は温めることで可逆的に収縮する。こうした性質を負熱膨張と呼び、ゼロ熱膨張材料を開発する上で重要である。

本研究全般に関する問い合わせ先

東京工業大学 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所　教授
東 正樹（あずま まさき）
E-mail: mazuma[at]msl.titech.ac.jp
TEL: 045-924-5315　FAX: 045-924-5318

神奈川県立産業技術総合研究所 有望シーズ展開事業　常勤研究員
西久保 匠（にしくぼ　たくみ）
E-mail: tnishikubo[at]msl.titech.ac.jp
TEL: 045-924-5342　FAX: 045-924-5318

高輝度光科学研究センター 回折・散乱推進室　主幹研究員
河口 彰吾（かわぐち しょうご）　
E-mail: kawaguchi[at]spring8.or.jp
TEL: 0791-58-0833（内線3134） FAX: 0791-58-0830

量子科学技術研究開発機構
量子ビーム科学部門 放射光科学研究センター　センター長
綿貫 徹（わたぬき てつ）
E-mail: watanuki.tetsu[at]qst.go.jp
TEL: 0791-58-2629　FAX: 0791-58-0311

大阪公立大学 大学院工学研究科　教授
森 茂生（もり しげお）
E-mail: moris[at]omu.ac.jp
TEL: 072-254-9318　 FAX: 072-254-9318　

早稲田大学 理工学術院 先進理工学部　教授
溝川 貴司（みぞかわ　たかし）
E-mail: mizokawa[at]waseda.jp
TEL: 03-5286-3230　FAX: 03-5286-3230　※[at]を@に変更してください。

取材に関する問い合わせ先

東京工業大学 総務部 広報課
E-mail: media[at]jim.titech.ac.jp
TEL: 03-5734-2975　FAX: 03-5734-3661

量子科学技術研究開発機構 経営企画部 広報課
E-mail: info[at]qst.go.jp
TEL: 043-206-3026　FAX: 043-206-4062

大阪公立大学 広報課
E-mail: koho-list[at]ml.omu.ac.jp
TEL: 06-6605-3411

早稲田大学広報室広報課
E-mail: koho[at]list.waseda.jp
TEL: 03-3202-5454　FAX: 03-3202-9435　※[at]を@に変更してください。

有望シーズ展開事業に関する問い合わせ先

神奈川県立産業技術総合研究所 研究開発部 研究支援課
E-mail: rep-kenkyu[at]kistec.jp
TEL: 044-819-2034　FAX: 044-819-2026　※[at]を@に変更してください。

SPring-8 / SACLAに関する問い合わせ先

高輝度光科学研究センター 利用推進部 普及情報課
E-mail: kouhou[at]spring8.or.jp
TEL: 0791-58-2785　FAX: 0791-58-2786　※[at]を@に変更してください。