2025年3月25日
北海道大学
北陸先端科学技術大学院大学
京都大学
ポイント
●カルボジイミド化合物の高圧相転移を初めて観察。
●乳鉢と乳棒を用いた粉砕でも相転移が進行することを実証。
●新規圧力・応力センサーの開発に期待。
概要
北海道大学大学院工学研究院の鱒渕友治准教授、樋口幹雄准教授（研究当時）、同大学大学院総合化学院修士課程の山本侑瑞樹氏、久米和樹氏、宮崎涼花氏（研究当時）、同大学大学院理学研究院の篠崎彩子助教、北陸先端科学技術大学院大学サスティナブルイノベーション研究領域の宋 鵬氏（現東北大学助教）、本郷研太准教授、前園 涼教授、同大学先端科学技術研究科博士前期課程のサイード・サリア・ハサン氏、京都大学の生方宏樹氏、陰山 洋教授らの研究グループは、カルボジイミドイオンで構成される超セラミックスについて、乳鉢と乳棒を用いた手粉砕で相転移が起きることを世界で初めて実証しました。
本研究では、鱒渕准教授らが発見したBa0.9Sr0.1NCNカルボジイミド化合物が、0.3GPa程度の圧力で相転移することをダイヤモンドアンビルを用いた静水圧実験によって見出しました。さらに同じ相転移が乳鉢と乳棒を用いた手粉砕でも生じること、Eu2＋（ユウロピウム（II）イオン）を添加した試料は相転移で赤色蛍光体に変化することを実証しました。また、VCNEB法を用いた計算科学手法によって、構造相転移によって原子が互いにすべるように変位することを明らかにし、Ba0.9Sr0.1NCNカルボジイミド化合物のせん断応力によって"ずれやすい"特徴が、手粉砕による構造相転移に関係することを報告しました。本成果は、せん断応力による構造変化が粉砕過程でも生じることを明らかにし、圧力や応力によって光学特性や電磁気特性が変化する新しいセンサー材料の開発が期待されます。
なお、本研究成果は、2025年3月24日（月）公開のJournal of the American Chemical Society誌に掲載されました。
論文名：Hand milling induced phase transition for marcasite-type carbodiimide（マルカサイト型カルボジイミドにおける手粉砕誘起の相転移）
URL：https://doi.org/10.1021/jacs.5c00962
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乳鉢と乳棒で粉砕するだけで結晶構造が変化するカルボジイミド化合物を開発粉砕すると赤色蛍光体に変化する
