3つの分野にフォーカスし、独創的かつ挑戦的な研究・開発を推進しています。研究室紹介シリーズでは、ひとつの研究室にスポットを当てて研究テーマや研究成果を紹介。Search)はじめに近年、測定や解析方法の発展により、機能性材料の電子構造が明らかになると同時に、量子化学計算によって、材料を構成する物質の電子構造と物性を高精度に予測することが可能になってきました。将来的には、欲しい機能から出発して、それを実現しうる電子構造をデザインし、さらに、それを内包する結晶構造を探すといった形で新しい機能性物質が見つけられるようになるともいわれています。将来の持続可能社会の実現のための材料には、その機能性だけでなく、環境負荷が小さく豊富な元素から構成されているなどの様々な要求があり、それらを満たすには既成の概念にとらわれず、結晶構造と元素の組み合わせる新しいマテリアルデザインが必要です。変わり種のアニオンを操る金属酸化物などのイオン性固体をターゲットとして機能性物質を探索する場合、その構成元素のうち、陽イオン(カチオン)になりやすい金属元素の働きが重視されます。多くの超伝導体や磁性体であれば遷移金属のd軌道が、透明電子伝導体であればインジウムとスズなどが重金属のs軌道が重要な役割を果たしています。陰イオン(アニオン)となる酸素などの典型元素は陽イオンに配位しているだけで、何もしていないように見えます。カチオンに配位するアニオンの種類を変えたり、多種にすると、多彩な結合状態や結晶構造をつくることが可能になり、元素の隠された性質を引き出すことができます。固体中の電子の動きを利用した、新機能の探索を行っています。研究テーマについて現代的な材料研究では、化学的知見に基づいてうち立てた設計指針に、量子化学計算を用いて肉付けしていくことが重要です。ドーピングの効果など、設計の妥当性を調べた上で、実際の合成を行います。所望の組成に調整した原料を反応させることで、多結晶体および単結晶試料を合成しますが、通常の条件では狙った物質が合成できるとは限りません。そこで、原料を試料セル内に閉じ込めたうえで、合成に有利な高温・高圧状態にする高圧合成法を利用します。合成した試料に対して構造解析や基礎物性の評価を行うと同時に、酸素や水素といった軽元素も含めた組成分析も行います。平成24年10月に発足した元素戦略研究センターに設置された研究室です。元素戦略プロジェクト<研究拠点形成型>(期間:2012~2021)のもと、応用セラミックス研究所の細野・平松研究室と連携して研究を行なっています。材料系の全研究室を紹介したパンフレットは広報誌ページでご覧いただけます。東工大の教育に関連するWebサイトの構成です。