慶應義塾大学理は京都大学と共同で，気相中で生成させた化学種を液体中に直接打ち込むという新たな手法を開発し，金属原子1個を内包したシリコン原子16個からなるケージをもつ球形の「金属内包シリコンナノクラスターM@Si16」を大量合成し，構造決定することに成功した（ニュースリリース）。
数個から千個程度の原子・分子が集合したナノクラスターは，原子・分子より大きく，またバルクよりも小さく，そのどちらとも違った性質や機能をもつ。その性質が，原子数や組成，荷電状態によって制御できるため，触媒，電子デバイス，磁気デバイスなどへの応用が期待されている。
特に，エレクトロニクス分野では，シリコンなど半導体材料のナノクラスター1つ1つを積み木のように組み上げて，新たな機能をもつ超微細集積構造を生み出す技術が注目されている。しかし，これまで気相合成されたナノクラスターの生成量が極めて微量であったため，その構造を材料応用の視点から評価することは極めて困難だった。
今回開発したマグネトロンスパッタリング法を用いた気相ナノクラスター作製装置（nanojima®）にナノクラスターを直接液体中に打ち込む技術を組み合わせることで，金属内包シリコンナノクラスターを従来の10万倍以上の効率で合成する技術を開発した。
これにより，研究グループは，チタン（Ti）やタンタル（Ta）の金属原子を内包させたTi@Si16，Ta@Si16を大量に気相合成し，ポリエチレングリコールの液体中に打ち込むことで化学的精製を行なった。
また，その構造を評価し，その結果，これらのナノクラスターがこれまでのシリコン化合物にはない新たな結合様式をもつ，かご型構造であることを明らかにした。これらの結果は，太陽電池や電子デバイスの基盤技術として利用価値が高いものだとしている。
![](https://optronics-media.com/kijbyuj/wp-content/uploads/2025/11/image-40.png")
