熊本大ら,トポロジカル絶縁体で不純物の原子位置を決定

熊本大学は,高輝度光科学研究センター,広島市立大学,名古屋工業大学,広島工業大学,富山大学,高エネルギー加速器研究機構,九州シンクロトロン光研究センター,台湾國家同歩輻射研究中心,山形大学の研究者と協力して,放射光X線を利用した蛍光X線ホログラフィーおよびX線吸収微細構造分光の実験を行なうことにより,トポロジカル絶縁体に含まれる不純物(添加物)の添加位置を決定することに成功した(ニュースリリース)。

トポロジカル絶縁体は,未来のコンピュータ材料の一つとして期待されている。多くの材料では,微量な異種元素を添加することで,その性能が引き出されることが多い。今回,放射光X線を用いた蛍光X線ホログラフィーとX線吸収微細構造分光の組み合わせによって,従来の回折実験では得られなかった不純物元素の原子位置を世界で初めて決定した。

さらに,スパース・モデリングという新しい解析手法により,通常の解析手法では得ることができなかった原子像を,極めて明瞭に再現した。さまざまな機能性材料に含まれる不純物の役割を,原子配列の面から解明することが可能となり,新規材料開発に新たな指針を与えるものとして期待されるという。

この結果はこれまで回折実験や電子顕微鏡では観測できなかった,世界で初めての発見。この技術を応用することにより,添加元素によって性能を制御する半導体材料,磁性材料などの機能を解明できるとともに,新規材料開発に新たな指針を与えるものとして期待されるとしている。

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