世の中には数百万種類の物質が存在し、それらは多種多様な性質を示します。 私たちは、これらの物質を適材適所に活かすことで、豊かな物質社会を作ってきました。 しかし、さらに性能が良いコンピュータや自動車を作ったり、 あるいは宇宙や深海等の厳しい環境で動作する道具を作るためには、 新しい、よりすぐれた材料を作り出す必要があります。 一般に電気を通す通さない、光を通す通さない、硬い軟らかいなどの物質の性質（物性）は、 その物質を作る原子の種類とその原子の配列（構造）によって決まります。 そこで、この研究室では多くの物質について構造と性質を調べ、 原子配列と物性との間の関係を明らかにしてようとしています。 このことによって、任意の原子配列をした物質の性質を予言でき、 あるいは逆に任意の性質を持つ物質を作るにはどのように原子を配列させたら良いかという 物質設計の基本的方針を得ようとしています。
- 超高圧
色々な物質を作るには物質を構成する元素の組成を変えればよいわけですが、 ここでは同じ元素からなる物質に圧力を加えることによって異なった物質を作り出します。 一般に酸素や窒素のような分子性物質も、圧力とともに絶縁体から半導体を経て金属になっていきます。 即ち、分子内は共有結合で原子どうしが結びつけられ、分子間には van der Waals(ファン デル ワールス)力が働いて 分子どうしが凝集させられ分子性物質が作られている状態から、 高圧下では自由電子が存在する金属状態に相転移していきます。 この高圧下の金属状態では、時には硫黄のように単元素超伝導体の中でもかなり高い転移温度(17 K)を 示すものも現われてきます。 この一連の金属化の過程で、構造や化学結合、物性がどのように変化していくかを調べ、 それを価電子の状態から統一的に説明していこうとしています。
図-1 高圧力発生装置ダイアモンド・アンビル・セル - 構造解析
- Ｘ線回折法
- ラマン分光法
- 物性測定
- 電気伝導
- 光吸収、光反射、フォトルミネッセンス