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柔らかくて高性能な強誘電分子結晶の開発に成功 ~環境に優しい非鉛センサー材料として期待~ (理学研究院 准教授 原田 潤)

2019年6月19日

ポイント

●小さな電場で分極反転可能で,柔らかくて押すと伸びて拡がる新しい柔粘性/強誘電性結晶を開発。
●粉末を加圧することで,透明なフィルムやペレットなど様々な形状に加工可能。
●温度変化で分極量が大きく変化する特性を生かし,高性能な赤外線センサーとしての活用に期待。

概要

北海道大学大学院理学研究院の原田 潤准教授らの研究グループは,2016年7月に発表した,高温で柔らかい結晶相となり,室温で強誘電性を示す機能材料「柔粘性/強誘電性結晶」を改良し,小さな電場で分極反転可能で,柔らかくて押すと伸びて拡がる新しい柔粘性/強誘電性結晶を開発しました。

柔粘性/強誘電性結晶は,従来の分子強誘電体と違って,電場をかけることで強誘電体の分極方向を3次元的にほぼ自由に変更でき,粉末を固めた材料でも強誘電体として機能します。このタイプの強誘電体は,現在広く用いられているセラミクス強誘電体とは異なり,溶液加工も容易で,また,粉末を加圧することで透明な強誘電性フィルムやディスクを簡単に作ることができます。

さらに,同結晶は,室温付近で焦電体としての性能指数が多結晶材料として最高の値を示します。このため,人体検知に広く使われている赤外線センサーとして応用でき,また,分極反転に必要な電場が小さいため低電圧で駆動するデバイス材料としても利用できるほか,分子材料としては非常に高い圧電性を示す多結晶フィルムを作製することもできます。

今後,柔粘性/強誘電性結晶の多彩な機能とユニークな加工性は,フレキシブルなエレクトロニクスデバイス素子など,様々な用途での活用が期待されます。

なお,本研究成果は,2019年6月4日(火)公開のJournal of the American Chemical Society誌に掲載されました。

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今回開発した柔粘性/強誘電性結晶(透明に見える物質)