太陽光などの光エネルギーを化学反応に利用する技術は、将来のエネルギー・資源循環を支える基盤技術として期待されています。光を吸収して電子と正孔を生み出す半導体電極のうち、還元反応を担う電極は「光カソード」と呼ばれ、水素生成や二酸化炭素還元などの人工光合成反応への応用が検討されています。しかし、光カソードを実用化するためには、反応に必要な電荷を効率よく移動できる高品質な半導体薄膜を、環境負荷の小さい方法で大面積に作製する必要があります。東北大学多元物質科学研究所の押切友也准教授、中川勝教授らの研究グループは、東北大学学際科学フロンティア研究所および多元物質科学研究所の笘居高明教授、北海...

窒化アルミニウム（AlN）は、優れた熱伝導性、高い化学的安定性、および約6.2 eVの超ワイドバンドギャップを持つことから、深紫外線LEDや高出力パワーデバイス（注４）、などの基板材料として極めて有望視されています。しかし、従来の直接窒化法は強い駆動力下で行われるため、反応が激しく進み、多結晶の粉末しか得られないという課題がありました。東北大学多元物質科学研究所の李森助教、飴井千晃大学院生、安達正芳准教授、大塚誠准教授、福山博之教授らの研究グループは、熱力学計算に基づきアルミニウム蒸気を直接窒化させるプロセスにおいて、合金組成、窒...

AIの急速な普及によりデータセンターの消費電力増大が深刻な問題となっています。光信号で情報を伝送するシリコンフォトニクスが次世代技術として注目され、その心臓部となる光部品の鍵を握るのが磁気光学材料「磁性ガーネット」です。しかし最高性能の単結晶膜はシリコン基板上に直接成長できず貼り合わせ工程が必要で、直接成膜できる多結晶膜は性能が劣るため、この性能と集積性のトレードオフは30年来の難問でした。そこで東北大学と京セラ株式会社による共同研究グループは、独自の「緩昇温結晶化プロセス」により、シリコン基板上に直接成膜できる新材料「ナノコンポジット磁性ガーネット膜」を作製しました。本材料は磁気...

二酸化炭素（CO₂）の高効率分離は、天然ガス精製、水素製造、カーボンマネジメントなど、エネルギー・環境技術の根幹を支える重要課題です。しかし、従来の高分子膜では、「透過性」と「選択性」の間にトレードオフが存在し、両者を同時に向上させることは極めて困難とされてきました。東北大学多元物質科学研究所の根岸 雄一 教授、Das Saikat 講師らの研究グループは、ヘテロ原子設計に基づく二次元π共役共有結合性有機構造体（COF）「TUS-621」および「TUS-622」を開発し、これらを高分子（Pebax）膜中に均一分散させた混合マトリックス膜（MMM）を作製しました。特に酸素含...

ゼオライトは、石油化学触媒、環境浄化、分離膜などに広く用いられる重要な多孔質材料です。しかし、ゼオライトがどのようにして無秩序な前駆体から秩序だった結晶へと変化するのか、その初期過程はこれまで十分に見えていませんでした。特に、原子のつながり方を決める三次元的な幾何学情報は、従来法では捉えにくく、結晶化の最初の段階はブラックボックスのままでした。東北大学 国際放射光イノベーション・スマート研究センターの二宮翔助教、西堀麻衣子教授らの研究グループは、酸素 1s X線発光分光（O 1s XES）を用いて、MWW型ゼオライトの結晶化過程を詳細に追跡しました。その結果、結晶が現れる前の段階で...

歯科用インプラント治療は広く普及していますが、天然歯とは異なり、インプラントには歯根膜が存在しません。歯根膜は、歯と骨をつなぎ、咀嚼時の力を緩衝し、歯周組織の恒常性を維持する重要な組織です。そのため、歯根膜やセメント質を含む歯周組織を再構築できる新しいインプラント材料の開発が求められています。東北大学大学院歯学研究科の小汲橘平大学院生、江草宏教授、および同大学大学院医工学研究科（歯学研究科兼任）の山田将博教授らの研究グループは、歯根のセメント質表面を模倣したチタンナノ表面改質法を開発し、このセメント質模倣チタンナノ表面がセメント芽細胞の細胞外基質石灰化を顕著に促進することを明らかに...

低消費電力・高性能ガスセンサーの実現には、室温で揮発性有機化合物（VOC）を高感度・高選択的に検出する新材料の開発が不可欠です。東北大学多元物質科学研究所の殷澍教授（同材料科学高等研究所（WPI-AIMR）連携教授 兼務）、北陸先端科学技術大学院大学（JAIST）サスティナブルイノベーション研究領域の本郷研太准教授、大阪大学産業科学研究所の関野徹教授、北京科技大学 材料科学と工程学院の曹文斌教授、台北科技大学材料資源工程系の邱德威教授らを中心とする国際共同研究グループは、一次元V2O5ナノファイバーを原材料として、水熱還元法により、配向し...

アンモニア（NH3）は、肥料や化学原料として不可欠なだけでなく、燃焼時に二酸化炭素を排出しない次世代エネルギーキャリアとしても注目されています。しかし、従来のハーバー・ボッシュ法によるアンモニア合成は、高温・高圧条件を必要とし、大量のエネルギー消費とCO2排出を伴います。一方、農業排水や工業排水に含まれる硝酸イオン（NO3⁻）は、水質汚染や富栄養化の原因となる有害物質です。この硝酸イオンを電気化学的に還元してアンモニアへ変換する「電気化学的硝酸イオン還元反応（eNO3...

工業排水や染色工程から排出される有機染料は、水環境に深刻な影響を及ぼす汚染物質の一つであり、その効率的かつ持続可能な除去技術の確立が強く求められています。特に、化学的に安定で、選択的に有害物質を除去できる多孔性材料の開発は、環境浄化分野における重要な研究課題です。東北大学多元物質科学研究所の根岸 雄一 教授、Das Saikat 講師らの研究グループは、分子を共有結合によって三次元的に連結した共有結合性有機構造体（COF）に着目し、従来とは異なる結合形成戦略を用いることで、新規三次元多孔性材料「TU-123」を開発しました。これまでイミダゾール結合を有...