■米国化学誌の表紙に□

東北大学の齋藤理一郎名誉教授は２２日、米国ライス大学とマサチューセッツ工科大学と共同で、ヤヌス型遷移金属ダイカルコゲナイド（ＴＭＤ）と呼ばれる表面と裏面で別の原子層を持つ2次元物質が、波長４００ナノメートルのＳＨＧを発生することを第一原理計算で検証した。この研究成果は国内だけでなく海外からも注目を集めており、米国化学会「ＡＣＳ Ｎａｎｏ」誌の表紙に採用された。

研究チームは、積層秩序と歪み工学を利用することにより、２次元材料のＳＨＧを改善する新しいメカニズムを第一原理計算で実証し、反転対称性を持たない２次元物質の最適な積層方法を見出した。

計算では、ＡＡ積層（最大非線形感受率χ(2)＝５５０ｐｍ／Ｖ）は、ＡＢ積層（最大χ(2)=１７０ｐｍ／Ｖ）の３倍大きくなる。これは、ＡＡ積層では反転対称性が無いためだ。この結果は実験的に定量的に再現でき、計算結果の信頼性を示す。

さらに非線形な応答を増強させるために、物質を２０％歪ませることを計算機上で仮想的に行い、ＳＨＧが非常に大きな値になることを見出した。一般に２次元の固体の結晶を２０％歪ませることは不可能だが、２次元物質の場合には面に垂直な方向の結合がないために、ストッキングのように面内方向の歪も２０％程度歪ませることは可能だ。

研究チームは「今後、歪2次元ヤヌス型遷移金属ダイカルコゲナイド物質を用いたＳＨＧの実用化が期待される」としている。