東大ら，高光学異方性の無機ナノリボンを実現

東京大学，東京都立大学，名古屋大学，産業技術総合研究所，大阪大学は，絶縁体かつ熱的・化学的に安定な窒化ホウ素（BN）ナノチューブを反応場として利用し，数ナノメートル幅の二硫化モリブデン（MoS₂）ナノリボンを合成し，特徴的な原子配列と光学異方性を明らかにした（ニュースリリース）。

グラフェンや遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）といった原子1〜数層の厚みしかない二次元物質を数ナノメートル幅に加工した「ナノリボン」。幅やエッジの形状に応じて電子構造が大1/5きく変化し，二次元シートには見られない物理現象の発現が期待されている。中でも二硫化モリブデン（MoS₂）などの半導体TMDのナノリボンは，シリコンに代わるトランジスタのチャネル材料として近年注目されている。

しかし，このような次世代デバイスへの応用を実現するには，数ナノメートル幅の制御が必要であり，従来のリソグラフィー法では極めて困難で，欠陥が多い点が課題だった。また，カーボンナノチューブを鋳型として活用する合成研究も報告されており，この方法は包接されたナノリボンの特性を直接評価できないという問題があった。

この研究では，絶縁体かつ熱的・化学的に安定な窒化ホウ素（BN）ナノチューブをテンプレートとし，MoS₂ナノリボンを合成する手法を確立した。BNナノチューブは，可視光領域に吸収帯を持たず，包接物の光学応答を妨げないため，MoS₂ナノリボンの固有物性の直接評価が可能。

研究グループは，まず気相反応によってBNナノチューブ内部に無機分子（Mo₄S₄）を内包し，さらに高温で熱処理することにより，欠陥の極めて少ない数ナノメートル幅のMoS₂ナノリボンを合成した。ナノリボンの直径はBNナノチューブの内径によって制御され，細いものでは1nm程度の極細のナノリボンも確認された。

電子顕微鏡を用いた原子レベル構造観察により，直径に関わらず，ジグザグ方向に沿った二層構造が選択的に成長することが明らかになった。ラマン分光により，合成したMoS₂ナノリボンが二次元シートや三次元結晶と類似した格子振動を示しながら，それらには見られない顕著な引っ張りひずみ（2%）がかかっていることを明らかにした。さらに，一次元構造に由来する強い光学異方性も確認された。

研究グループは，今後は輸送特性評価やナノスケールデバイス応用への展開が期待されるとしている。