大阪大学大学院基礎工学研究科の小林康仁さん(博士後期課程)、髙橋英史准教授、石渡晋太郎教授らの研究グループは、東京大学大学院新領域創成科学研究科の鬼頭俊介助教らと共同で、白金酸化物においてルチル型構造^※1を層母体とした世界初の層状ホモロガス系列^※2Na(PtO₂)_2n+1 (n = 1, 2)の合成、及びその構造同定に成功しました。これは酸化物の構造に関する知見をベースとした第一原理計算^※3による構造安定性予測と、超高圧合成を組み合わせることで得られた成果です。

白金酸化物は水素雰囲気下で還元反応を促進する触媒材料として活用されるなど、機能性材料として広く研究されてきました。一方、白金は化学的に安定で反応性に乏しいことから新たな構造を有する白金酸化物群の開拓は困難であり、ホモロガス系列の層状物質群は知られていませんでした。本研究では、超高酸化雰囲気を伴う高圧合成法を活用することで、2次元のルチル型構造を層母体とする新規な層状酸化物NaPt₃O₆の単結晶合成に成功しました。さらにルチル型構造が圧力下での安定性に有利な稠密構造であることに着目した物質設計を行い、第一原理計算によって高次の層状構造であるNaPt₅O₁₀の安定性を予測し、実際にその単結晶の高圧合成に成功しました。これは、計算科学と固体化学の相補的な連携が、高圧合成による新物質開発の加速に極めて有効であることを示すものです。本研究で発見された新物質は、ともにPtO₆八面体がルチル型の2次元層を形成し、層間でPtO₄平面が1次元鎖を形成しています。これは前例のない新規なホモロガス系列の酸化物であり、Na(PtO₂)_2n+1という一般式で定義されます。本研究は構造上の新規性のみならず、白金酸化物の次元性制御や物性探索の新しいプラットフォームを提供します。さらに本アプローチが、未知の準安定相の系統的開拓を可能にする有効な戦略であり、新物質開拓における有効な指針を提示する成果だといえます。
この成果は、米国化学会の英文誌Inorganic ChemistryにおいてFeatured Article（注目論文）として選出され、2025年８月号に掲載されました。また、この論文はACS Editors' Choiceにも選出されました。これは、ACS（アメリカ化学会）が発行する64以上の査読付きジャーナルに掲載された論文の中から、1日につき1報、特に優れたものを選び、期間限定で無料公開する制度です。