次世代超伝導量子デバイスでは、超伝導のオンオフを制御できる技術が重要です。東北大学大学院理学研究科の関根幹人 大学院生（現：東北大学金属材料研究所・理学研究科兼担）、福村知昭 教授（同大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）兼務）らの研究グループは、岩塩構造を持つ希土類一酸化物の単結晶薄膜作製技術を活用して、重い電子系である一酸化セリウム（CeO）と超伝導体である一酸化ランタン（LaO）の二層膜を作製しました。通常、超伝導を壊すためには磁石（強磁性体）の磁気的な性質を利用するのが一般的ですが、本研究では磁石の性質を持たない（非磁性）CeOが、隣接するLaOの超伝導を極めて強力に抑...

CO₂電解還元反応は、再生可能電力を利用してCO₂を有用化学品へ変換できる技術として期待されています。しかし、反応中には多数の反応経路が存在し、目的生成物のみを高選択的に得ることは困難です。しかし、触媒上では複数の反応経路が競合するため、目的生成物を選択的に得ることは容易ではありません。東北大学多元物質科学研究所の根岸雄一教授、Biswas Sourav講師（研究当時）らと、インド工科大学インドール校（IIT Indore）のPathak Biswarup教授らの共同研究グループは、50個の銅原子からなる精密銅ナノクラスターの価数状態を原子レベルで制御し、CO₂還元反応の生成物選択...

東京理科大学 創域理工学部 先端物理学科の栗原 綾佑助教、東京大学 物性研究所の宮田 敦彦准教授、東京大学大学院新領域創成科学研究科 物質系専攻の今城 周作准教授、神戸大学大学院 理学研究科 物理学専攻の日比野 瑠央助教らの共同研究グループは、最大65 T（テスラ）までの強磁場および最小485 mKまでの極低温において、超音波を用いて近藤絶縁体（＊1）YbB12における磁気音響量子振動（MAQO, ＊2）を探索しました。実験に用いた単結晶試料は、茨城大学の伊賀 文俊名誉教授（現総合科学研究機構 サイエンスコーディネータ）により提供されました。YbB1...

窒化アルミニウム（AlN）は、優れた熱伝導性、高い化学的安定性、および約6.2 eVの超ワイドバンドギャップを持つことから、深紫外線LEDや高出力パワーデバイス（注４）、などの基板材料として極めて有望視されています。しかし、従来の直接窒化法は強い駆動力下で行われるため、反応が激しく進み、多結晶の粉末しか得られないという課題がありました。東北大学多元物質科学研究所の李森助教、飴井千晃大学院生、安達正芳准教授、大塚誠准教授、福山博之教授らの研究グループは、熱力学計算に基づきアルミニウム蒸気を直接窒化させるプロセスにおいて、合金組成、窒...

AIの急速な普及によりデータセンターの消費電力増大が深刻な問題となっています。光信号で情報を伝送するシリコンフォトニクスが次世代技術として注目され、その心臓部となる光部品の鍵を握るのが磁気光学材料「磁性ガーネット」です。しかし最高性能の単結晶膜はシリコン基板上に直接成長できず貼り合わせ工程が必要で、直接成膜できる多結晶膜は性能が劣るため、この性能と集積性のトレードオフは30年来の難問でした。そこで東北大学と京セラ株式会社による共同研究グループは、独自の「緩昇温結晶化プロセス」により、シリコン基板上に直接成膜できる新材料「ナノコンポジット磁性ガーネット膜」を作製しました。本材料は磁気...

京都大学大学院理学研究科の松村拓輝博士課程学生、高橋侑希同修士課程学生(研究当時)、松林陸同修士課程学生、金城克樹同博士課程学生(現：東北大学多元物質科学研究所助教)、北川俊作同准教授、石田憲二同教授の研究グループ(理学研究科物理学・宇宙物理学専攻物理学第一教室)は、日本原子力研究開発機構原子力科学研究所先端基礎研究センターの徳永陽研究主席のグループ、東北大学金属材料研究所附属量子エネルギー材料科学国際研究センターの青木大教授のグループ、東北大学金属材料研究所の佐々木孝彦教授のグループとの共同研究から、スピン三重項超伝導体特有の性質を明らかにしました。超伝導*...

東京都立大学大学院 人間健康科学研究科（眞正浄光教授）、東北大学大学院工学研究科（人見啓太朗教授）および、Orbray株式会社（小山浩司博士、金聖祐博士）らの研究グループは、ヘテロエピタキシャルダイヤモンド（HED）を用いた放射線線量計に関する二つの研究成果を発表しました。一つは、東京都立大学、Orbray株式会社、東北大学、大阪大学、東北工業大学、QST放射線医学研究所との共同研究により実施された、固体電離箱としての性能評価です。本研究では、4 × 4 × 0.5 mm³の単結晶ダイヤモンド基板にTi/Au電極を形成した固体電離箱（HED-IC：放射線により生成される電荷を直接測...

低消費電力・高性能ガスセンサーの実現には、室温で揮発性有機化合物（VOC）を高感度・高選択的に検出する新材料の開発が不可欠です。東北大学多元物質科学研究所の殷澍教授（同材料科学高等研究所（WPI-AIMR）連携教授 兼務）、北陸先端科学技術大学院大学（JAIST）サスティナブルイノベーション研究領域の本郷研太准教授、大阪大学産業科学研究所の関野徹教授、北京科技大学 材料科学と工程学院の曹文斌教授、台北科技大学材料資源工程系の邱德威教授らを中心とする国際共同研究グループは、一次元V2O5ナノファイバーを原材料として、水熱還元法により、配向し...

東京理科大学 先進工学部 物理工学科の樋口 透教授、同大学大学院 先進工学研究科 物理工学専攻の森實 亮太氏（2025年度 修士課程2年）、田淵 理久氏（2025年度 修士課程2年）、東北大学多元物質科学研究所の志賀 大亮助教、組頭 広志教授らの共同研究グループは、200 ~ 550℃の中温域で動作する固体酸化物燃料電池（SOFC）の新規電解質材料として、a軸配向Sm3+ドープCeO2（Ce0.75Sm0.25O2-δ: SDC）薄膜を作製し、世界最高水準の酸化物イ...

超伝導はある温度以下で物質の電気抵抗がゼロになる現象です。この時、超伝導体（物質）では２つの電子が1組の電子対となり、自ら持つスピン（磁力の最小単位）を打ち消しあっています。このため、磁場は超伝導と相性が悪く、超伝導を抑制する外的要因としてのみ取り扱われてきました。応用上においても、磁場に強い超伝導状態をどのように作り出すかは、重要な課題となっています。一方、近年ウラン化合物で発見された「スピン三重項超伝導」は、従来の超伝導状態とは電子スピンの状態が異なるため、本質的に磁場に強く、高い磁場の中でも超伝導状態を保つことが知られていました。今回、原子力機構が開発したスピン三重項超伝導体...

半導体や電子機器、光学機器等に用いられる付加価値の高い単結晶の一部は、これまで使用可能温度が2,200℃以下のイリジウム（Ir）や白金（Pt）製のるつぼを用いた単結晶成長で材料開発や量産が行われてきました。そのため、それらの貴金属のるつぼでは、2,200℃を超える高温域の材料開発はほとんど進められてきませんでした。東北大学金属材料研究所の横田有為准教授と吉川彰教授らからなる研究グループは、融点が3,400℃を超えるW製のるつぼに着目し、新たな結晶成長技術を開発しました。Wるつぼは酸化物融液と反応することや結晶内への混入の懸念がありました。今回、反応や混入のメカニズムを解明して反応や...

株式会社レゾナック（社長CEO：髙橋秀仁、以下、レゾナック）と国立大学法人東北大学大学院工学研究科（研究科長：伊藤彰則、以下、東北大学）は、シリコンウェハーの製造過程で発生する廃棄物（シリコンスラッジ）と二酸化炭素（CO2）を原料とした炭化ケイ素（SiC）粉末を、パワー半導体に用いるSiC単結晶材料の成長用原料として応用するための基礎検討を2024年より行ってきました。本技術が実用化すれば、SiCパワー半導体は、製品として省エネルギー化に貢献するだけでなく、製造工程においても、CO2排出削減、シリコンスラッジおよびCO2の再資...

原子1層（単層）で構成される「二次元物質」は、次世代半導体材料として注目され、研究開発が活発に進められています。これらの材料は優れた光電特性を備えており、なかでも電子の磁気的性質（スピン）を「電子スピン波」として活用することで、光電融合デバイスや高速情報処理技術への応用が期待されています。地球上に豊富に存在し毒性もないスズ（Sn）と硫黄（S）の化合物である二次元原子層物質の硫化スズ（SnS）は、このような新奇スピン機能の発現が期待される材料の一つです。その特性を発揮するには単層であることが不可欠ですが、これまで大面積の単層SnSを得るのは困難でした。東北大学大学院工学研究科の小山和...

次世代の形状記憶合金として期待されるCu-Al-Mn系形状記憶合金は、原料が安価で加工しやすく、良好な超弾性を発現することから、耐震用構造材料や医療用デバイスなど幅広い分野での応用が期待されています。近年、この合金を単結晶化すると大きな形状回復を示すことが報告されていましたが、そのメカニズムは明らかとなっていませんでした。長崎大学大学院総合生産科学研究科の赤嶺大志准教授（前九州大学大学院総合理工学研究院 助教）と、九州大学大学院総合理工学府修士2年の高松凌氏（研究当時。現株式会社デンソー）、九州大学の西田稔名誉教授、東北大学学際科学フロンティア研究所の許勝助教、東北大学大学院工学研...

電子がもつミクロな磁石の性質である「スピン」が物質中で揃うと強磁性(注5)が発現します。もし原子レベルの薄さをもつ二次元物質で強磁性が実現すれば、次世代スピントロニクスへの応用が期待できます。しかし、理論的には二次元物質では磁気秩序が消失すると予測されていました。東北大学、高エネルギー加速器研究機構、量子科学技術研究開発機構からなる研究グループは、クロムを含む反強磁性体(注6)Cr2Se3に着目し、分子線エピ...

排熱から発電できる熱電材料は、低炭素社会を実現するための有望な材料として注目されています。これまでに様々な材料が開発されていますが、その中でも埋蔵量が多く毒性の低い元素からなるマグネシウム・錫化合物（Mg2Sn）は、自動車排熱や産業排熱を利用する熱電発電デバイスを視野に注目されています。東北大学大学院工学研究科 応用物理学専攻の黄志成助教と林慶准教授は、中国・清華大学の李敬鋒教授の研究グループと共同研究を行い、これまでの研究で単結晶作製に成功し、特性について研究を重ねてきたMg2Snについて、単結晶が電気をよく流し熱は流しにくいという2つ...