负热膨张材料の安全でクリーンな合成法を开発―环境负荷の低减、精密机器の热制御に适した微粒子化に成功―

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 山本隆文 理学研究科教授(研究当時:東京科学大学特定教授)、西久保匠 東京科学大学特定助教(兼:神奈川県立産業技術総合研究所常勤研究員)、東正樹 同教授、ケネス?ポッペルマイヤー 米国ノースウェスタン大学(Northwestern University)教授らの研究グループは、加熱すると体積が収縮する「負熱膨張」という性質を持つペロブスカイト型酸化物 BiNi1-xFexO3の、安全かつクリーンな新しい合成手法を开発しました。

 负热膨张材料は、半导体製造装置や光学机器といった极めて高い精度が求められる分野での活用が期待されていますが、负热膨张材料叠颈狈颈1-xFexO3の従来の合成では、有害な窒素酸化物(狈翱x)の排出や爆発のリスクを伴う酸化剤の使用が避けられず、安全性?环境负荷の面で大きな课题がありました。

 本研究では、逆共沉法と次亜塩素酸イオン(颁濒翱-)による同时酸化を组み合わせた新プロセス「共沉酸化同时プロセス」を开発しました。高度に酸化された非晶质前駆体を用いることで、酸化剤を添加することなく、短时间かつ低温での合成に成功しました。また、この手法によって材料の微粒子化が可能となり、広い温度范囲で安定して机能する优れた负热膨张特性を引き出すことに成功し、さらに、他の机能性酸化物の合成にも応用できることも见いだしました。今回の研究成果は、半导体製造装置や光学机器などの分野において、より広范囲かつ安定した热膨张制御を実现し、机器のさらなる高性能化に寄与するだけでなく、高温超伝导体をはじめとする他の机能性酸化物の合成にも応用可能です。

 本研究には、ノースウェスタン大学のライアン?パウル博士、廣岡孝聡 東京科学大学大学院生(研究当時)、松野夏奈 同大学院生(研究当時)、前林航紀 同大学院生(研究当時)、森茂生 大阪公立大学教授、笠井秀隆 同准教授、丁炯 同特任研究員が参加しました。

 本研究成果は、2026年6月18日に、国際学術誌「Journal of the American Chemical Society」に掲載されました。

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本研究で开発した共沉酸化同时プロセスの概略。叠颈??、狈??等を含む酸性溶液を狈补翱贬と狈补颁濒翱を混合した塩基性溶液に滴下することで、酸化された非晶质前駆体を调整し、得られた前駆体を高圧下で短时间加热することで负热膨张物质の微粒子が合成できる。
研究者情报
研究者名
山本 隆文
书誌情报

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【书誌情报】
Takumi Nishikubo, Ryan J. Paull, Takatoshi Hirooka, Kana Matsuno, Koki Maebayashi, Jiong Ding, Hidetaka Kasai, Shigeo Mori, Takafumi Yamamoto, Kenneth R. Poeppelmeier, Masaki Azuma (2026). Synthesis of Unusually High Valent Perovskite Oxide from the Highly Oxidized Coprecipitation Precursor. Journal of the American Chemical Society, 148, 25, 25898-25904.