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金属有機構造体での予期せぬ超高速構造変化 東工大と東北大の研究チームが発見

東京工業大学の腰原伸也教授らの研究チームは、東北大学の宮坂等教授らの研究チームと共同で、金属有機構造体(MOF)結晶で、室温下での光励起を行うと、超高速結晶構造変化を伴う新しい電子状態が発生することを明らかにした。この状態が光励起特有の隠れた秩序状態であることも分かった。

室温よりも高温で電荷移動型相転移を起こすMOF結晶で、室温で10兆分の1秒のパルス幅の超短パルスレーザー光による時間分解分光を行った結果、有機分子イオン周りの局所的な反転対称性の破れを伴う、予期しなかった光誘起構造変化を示す反射率スペクトルを得た。

研究成果はMOFの構造が強固だという思い込みを覆し、多彩なMOF結晶が光励起により超高速な結晶構造変化を伴う新しい電荷秩序状態を生ずる物質の候補であると示した。 研究グループは今後について「光で導入された局所的な反転対称性の破れを、集団的な破れにつなげることができれば、光による強誘電体の生成制御への道が開ける。また、電荷移動型MOFは、構成する分子を変えることで電荷移動速度の違うさまざまな結晶を得ることができるため、光刺激に対して超高速応答をする新物質のさらなる発見も期待できる」としている。