草田康平 理学研究科特定助教、北川宏 同教授、張権 同博士課程学生、松村晶 九州大学教授らの研究グループは、高輝度光科学研究センターと共同で、ナノ合金の画期的な構造制御法の開発に成功しました。本研究成果は革新的材料の創製へつながると期待されます。
本研究成果は、2018年2月6日午後7時に英国の雑誌「Nature Communications」に掲載されました。
研究者からのコメント
草田特定助教
今回开発した手法は、これまで自由に制御できなかったものを新たな设计手法として利用できる可能性を示しました。さらに、他の合金系にも応用することが可能であると考えられるため、これまで工业的に広く利用されているナノ合金材料でも、合成方法を検讨するだけでバルク（大きな粒子径を持つ物质）の合金状态図（物质系の状态が状态変数によってどのように変わるかを示す図）にとらわれずに结晶构造を制御でき、その触媒性能などの向上や、既存材料の弱点を克服できることが期待されます。
本研究成果のポイント
- これまで自由に制御できなかったナノ合金材料の结晶构造が制御できることを明らかにした。
- 金とルテニウムのナノ合金について、同一组成でも异なる结晶构造の作り分けに世界で初めて成功した。结晶构造が异なれば、触媒活性等の物质の性质が全く异なるため、结晶构造の作り分けで、同じ金属种?组成の合金で全く违う材料を创出できたと言える。
- この手法の応用により、新规材料の设计や既存材料の性能向上が期待される。
概要
ナノ材料は10 -9 メートル（ナノメートル）単位の精度で制御された次世代产业の基盘技术であり、家电製品や化粧品などの日用品から化学プラントにおける触媒などの工业用まで、幅広い用途が期待されている材料です。なかでもナノ合金材料は磁性体、触媒、光学材料などとして幅広く研究されています。
ナノ合金材料を设计する际には、金属元素の种类、组成、粒子サイズ、形状などが主な设计指针であり、结晶构造は金属元素の种类と组成により一义的に决まるため、制御できないものとして认识されていました。
本研究グループは、一般的なナノ合金粒子の合成方法である化学的还元法（金属前駆体中の金属イオンを还元剤で还元して原子に変え、その原子が自己集合して粒子が大きくなる过程を、保护剤を用いることで抑制し、ナノメートルオーダーの粒子を得る方法）の特徴をうまく利用することにより、金（础耻）とルテニウム（搁耻）という组み合わせによる固溶体ナノ合金合成において、面心立方格子（蹿肠肠）と六方最密构造（丑肠辫）の固溶体ナノ合金を作り分けることに成功しました。本研究成果は、ナノ合金材料の设计において结晶构造が新たな设计指针となり得ることを示したと言えます。
详しい研究内容について
书誌情报
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Quan Zhang, Kohei Kusada, Dongshuang Wu, Tomokazu Yamamoto, Takaaki Toriyama, Syo Matsumura, Shogo Kawaguchi, Yoshiki Kubota & Hiroshi Kitagawa (2018). Selective control of fcc and hcp crystal structures in Au–Ru solid-solution alloy nanoparticles. Nature Communications, 9, 510.
- 朝日新聞（2月22日 32面）、京都新聞（2月7日 24面）および日刊工業新聞（2月7日 23面）に掲載されました。
