無機ナノファイバーの内部に金属原子を挿入する技術を開発：研究開発の最前線

産業技術総合研究所は、無機ナノファイバーの内部に、金属原子を挿入する技術を開発した。インジウムの蒸気に、ナノメートル単位の直径を持つ遷移金属モノカルコゲナイドをさらすことで、細線間の隙間にIn原子を挿入した。

[MONOist]

　産業技術総合研究所は2023年3月3日、無機ナノファイバーの内部に、金属原子を挿入する技術を開発したと発表した。東京都立大学、東北大学、名古屋大学、筑波大学、大阪大学との共同研究チームによる成果だ。

　同研究では、分子結晶や層状結晶の隙間に、他の分子などを挿入するインターカレーション手法を用いた。試験管に入れたW（タングステン）₆Te（テルル）₆ナノファイバーと固体In（インジウム）を真空にして約500℃で加熱し、Inの蒸気に遷移金属モノカルコゲナイド（TMC）のナノファイバーをさらすことで、細線間の隙間にIn原子を挿入した。

　このナノファイバーの断面を、原子分解能電子顕微鏡で観察した結果、3本のW₆Te₆細線に囲まれた隙間にIn原子が入り込み、充填されていることが確認できた。

（a）三元系TMCナノファイバーの断面を撮影した電子顕微鏡写真と構造モデル。（b）シリコン基板上に合成した三元系TMCナノファイバーの電子顕微鏡写真［クリックで拡大］ 出所：産業技術総合研究所

　細線状のナノ材料は、次世代の機能性材料として注目を集めている。その1種であるTMCは、遷移金属原子とカルコゲン原子で構成され、均一な結晶構造を持つ。TMCが束になった結晶の隙間にアルカリ金属などが挿入された三元系TMCは、挿入する原子の種類によって超伝導を示すことから、しなやかで安定な繊維状超伝導体などへの応用が期待されている。

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