フォトン・アップコンバージョンは、低エネルギーの光を高エネルギーの光へと変換する技術であり、可視光から紫外光を生成することが可能です。紫外光は、有害物質の分解や抗菌、水素発生などを担う光触媒反応の駆動に不可欠ですが、太陽光に含まれる紫外光の割合は非常に低いという問題があります。さらに、実用化にむけて固体型のフォトン・アップコンバージョン材料の開発が求められていますが、これまで可視光を紫外光へ高効率に変換可能な固体フォトン・アップコンバージョン材料は報告されておらず、その実現が強く期待されています。　今回、九州大学大学院工学研究院の君塚信夫教授（現 ネガティブエミッションテクノロジー...

太陽光エネルギーの効率的な活用戦略として、光吸収により生じる一重項励起子が分裂して2つの三重項（※5）励起子が形成されるSFが注目され、世界中で研究されています。分裂後の三重項励起子から電子を取り出せば、原理的に光電変換効率200%を達成できるものの、分裂前の一重項（※5）からのエネルギー損失過程が競合するため、変換効率を最大化することは困難です。そこで分裂後に生じる励起三重項エネルギーを高効率に受け取る分子が求められていました。今回、九州大学大学院工学研究院の君塚信夫教授 (現 ネガティブエミッションテクノロジー研究センター　特任教授/名誉教授)、佐々木陽一准教授、同大学工学部の...

東京大学大学院理学系研究科の坂本啓太大学院生、濱地智之大学院生（現 九州大学先導物質化学研究所 助教）、楊井伸浩教授らの研究グループは、京都大学大学院理学研究科の御代川克輝博士課程学生、倉重佑輝准教授、京都大学大学院工学研究科の今堀博教授、理化学研究所開拓研究所および仁科加速器科学研究センターの立石健一郎研究員、上坂友洋主任研究員・兼部長、神戸大学分子フォトサイエンス研究センターの小堀康博教授らと共同で、トリプレットDNPの新規偏極源分子としてフラーレン誘導体の開発を行うことで、高効率なトリプレットDNPを実現しました。光励起三重項電子の高いスピン偏極率を利...

人工知能をはじめとして私達は情報社会の恩恵を受けていますが、情報量が爆発的に増え、処理に必要な電力が全地球上の発電量に迫っています。これを解決するには、これまでにないレベルで消費電力を抑え込む技術が必要でした。候補の一つに磁気スキルミオンの活用があります。磁気スキルミオンは磁性体中のスピンが捻じれた準粒子の構造で、トポロジカル的に安定なだけでなく、ナノスケールという微小サイズ、GHzという高速駆動、さらに低い電流で転送可能という、情報端末に求められる3大要素を持つとして、期待されています。ところが、これら3つの特長を同時に実現する事が難しく、トリレンマである事が課題でした。これに対...

情報社会の発展に伴い、電子機器の消費電力削減は喫緊の課題です。電源を切っても情報が消えない磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)は、その切り札として期待されていますが、情報書き込み時のエネルギー効率の向上が求められていました。新しい磁性絶縁体であるツリウム鉄ガーネット(TmIG)は低消費電力かつ高速制御可能なため世界中で研究が進められている注目材料ですが、従来の作製法は量産に不向きな特殊な手法に限られていました。九州大学大学院システム情報科学研究院の山下尚人准教授、チャルマース工科大学のロゼル・ンガロイ氏(博士課程学生）、サロジ P. ダッシュ教授、大邱慶北科学技術院(DGIST)...

図１ 開発した分子液体の分子構造と、室内光および紫外光を当てた時の写真。大阪大学大学院理学研究科の大島祐也さん（研究当時：大学院生）、岡田りかさん（研究当時：大学院生）、谷洋介助教（研究当時）（現：名古屋大学トランスフォーマティブ生...

二次元層状物質（※1）は、高い電気伝導性、柔軟性、透明性などの優れた特性を備えており、多彩な応用が提案されています。中でも、次世代エレクトロニクスにおける新材料として、近年特に大きな注目を集めています。さらに、近年では強磁性を示す二次元層状物質も発見され、「二次元磁石」として磁気記録やスピントロニクス（※2）への応用が期待されています。中でも Fe₃GaTe₂ は、室温で磁性を維持するだけでなく、強い磁気異方性と優れた熱電特性を併せ持つことから、熱電デバイス（※3）への応用も有望視されています。通常、強磁性体の磁気特性は磁場やスピン流によって制御されますが、磁気異方性の増加に伴い、より大きな...

固体中の電子の電荷と、電子が持つ小さな磁石のような性質「スピン」の両方を工学的に利用、応用する「スピントロニクス」と呼ばれる分野において「希薄磁性半導体」が注目されています。一般的に、強磁性などをもたらす交換相互作用（注4）は隣接原子間距離程度の近接作用に限定されています（金属では伝導電子を媒介した別機構の磁性体の例外が存在する）。一方、相転移のユニバーサル理論であるパーコレーション理論（注5）は隣とのパス（磁気転移の場合は隣の磁性原子との結合に相当）が高密度に存在しなければ相転移しないと予測しており、量子スピン系の磁気転移でもこのパーコレーション理論が厳密に成立する...

Cu-Al-Mn系形状記憶合金は、原料が安価で加工しやすく、高い超弾性を持つことから、耐震材料や医療デバイスなど幅広い分野での応用が期待されています。さらに性能を高めるためには合金の原子の並びと配列の変化を詳しく知る必要があります。しかしこれまでの技術でこれらを調べることは困難でした。東北大学と九州大学、株式会社古河テクノマテリアル（神奈川県平塚市、花谷健社長）の共同研究グループは、Cu-Al-Mn系形状記憶合金の原子レベルでの構造変化を解明しました。X線吸収分光法（XAS）と第一原理計算（DFT）（注４）を用いて、熱処理による合金内部のMn原子の動きやナノスケール...