カードハウス構造を有する窒化ホウ素凝集粒子（株）三菱化学科学技術研究センターの山崎正典主任研究員，池宮 桂研究員ら（無機系機能材料研究所）は，新しいタイプの窒化ホウ素（h-BN）凝集粒子の開発に成功した．
近年，デバイスの小型・軽量化，高密度集した高放熱性樹脂材料では，主に板状 h-BN のめ，粒子内および粒子間の接触熱抵抗を大幅樹脂中での配向を制御する成形プロセス側でに低減できた．これまで，凝集粒子を構成すのアプローチや板状 h-BN を凝集粒子化するこる h-BN 一次粒子の配向構造を制御し，一次粒とで熱伝導異方性を解消するアプローチの検子の配向が熱伝導に及ぼす影響を明らかにし討がされてきた．

た例はない．フィラーの凝集構造制御による今回開発したのは，板状 h-BN の凝集粒子で熱伝導性改善という新しいアプローチである．

あるが，凝集粒子を構成する h-BN 一次粒子の開発したカードハウス構造を有する BN 凝集配向構造を制御した材料である（図）．このよ粒子を用いて樹脂製のシートを作製したとこ

うな h-BN の三次元連結構造（カードハウス構

ろ，既存品に比べて約 2 倍（15 ～ 20W/mK）造）をとることにより，樹脂と複合化した際，の熱伝導性が得られた．

凝集粒子内および凝集粒子間で h-BN 一次粒子

カードハウス構造を有する BN 凝集粒子は，の接触が密になるだけでなく，ab 軸方向を介樹脂と複合化した際の形状保持性も良く，比した高密度の熱伝導パスが形成されやすいた較的高い粒子強度を有するため，高放熱性樹
脂材料用フィラーの他，熱をマネージメント積化に伴い，単位体積当たりの発熱密度が増するさまざまな用途に応用が期待される．

加しており，機器の高寿命化，高信頼性などの観点から高放熱性樹脂材料の開発が盛んに（（株）三菱化学科学技術研究センター行われている．h-BN は，高い電気絶縁性と熱系機能材料研究所伝導性を併せ持つことから，樹脂へ添加することで熱伝導性を付与できる放熱フィラーと図題であった．したがって，h-BN をフィラーとリウムに置換したナトリウムイオン電池は特に実現性が高いと考えられており，元素戦略という国家的エネルギー戦略の観点からも開発が強力に推進されている．
実用可能な水準までナトリウムイオン電池を高機能化するためには，ナトリウムイオンを吸蔵・放出する化合物の対（正極材料と負極材料）を開発することが求められる．特に，長時間のエネルギー供給を可能とする電池には，正極材料と負極材料における高密度な酸化・還元反応の実現が期待されてきた．
山田らは，層状酸化物 Na2MO3（M: 遷移金属）に高密度に含まれる酸化物イオンが可逆な酸化・還元反応を示すことを発見した．従来，このような反応を起こそうとすると酸素が乖離したり，結晶の構造が変化したりしてセラミックス 51（2016）No. 10
セラミックス 51（2016）No. 10

桐谷秀紀 kiritani.hideki@mr.m［2016 年 7 月 25 日］

400W/mK，c 軸 方 向：2W/mK） が 大 き な 課務となっている．その中で，リチウムをナト

三半導体マテリアkagaku.co.jp）

ス力による結合で熱伝導異方性（ab 軸方向：ルトを使用することから代替技術の開発が急

連絡先：ルズ事業部

されているが，c 軸方向はファンデルワール

オン電池は，希少資源であるリチウムやコバ

E-mail：3805864@cc.m-kagaku.co.jp
菱化学（株）情報電子本部の結晶で，ab 軸方向は強固な共有結合で形成

携帯機器などに利用されているリチウムイ

山崎正典〒 100-8251 東 京 都 千 代 田 区 丸 の 内 1-1-1

して注目されてきた．しかし，h-BN は板状酸化物イオンで充放電

無機

主任研究員

カードハウス構造

安定な酸化・還元反応は起こらないとされてきた．しかし，Na2MO3 における酸化物イオンの酸化・還元反応では，協同的な構造の歪みにより酸化物イオンの 2p 軌道が互いに強く相互作用することで反応を安定化し，その安定化された酸化物イオンの酸化・還元反応は 100回以上の充放電サイクルを繰り返すことが可能であった．
さらに，遷移金属からのみ電子を取り出す
従来型の正極材料に比べて 1.4 倍の電気量を蓄えることが可能であることも確認された．‘酸化物’という極めて多様な物質群の基本構成単位である酸化物イオンが酸化・還元反応を示し，ナトリウムイオン電池の正極材料として機能する，という本発見（図）は，今後，（東京大学 教授 山田淳夫・准教授 大久保將史

電気自動車などに搭載可能な高エネルギー密

連絡先：〒 113-8656

度の電池開発に大きく貢献すると期待される．

E-mail: yamada@chemsys.t.u-tokyo.ac.jp）

なお，本研究成果の一部は，文部科学省元素戦略プロジェクト＜研究拠点形成型＞「京都大学URL

東京都文京区本郷 7-3-1,

http://yamada-lab.t.u-tokyo.ac.jp/［2016 年 7 月 26 日］

触媒・電池元素戦略研究拠点ユニット」（研究代表者：田中康裕

京都大学大学院工学研究科教授）による支援を受けて行われた．

717717テラヘルツ光領域で屈折率ゼロの透明物質を実現

一氏（学部卒業），佐藤竜也氏（修士課程 2 年），用して誘電率だけなく透磁率も同時に制御

黒崎 亘氏（技術部），鈴木健仁氏（講師）らにし，無反射でテラヘルツ光に対して透明，かよる研究チームは，メタマテリアルを活用す

つ低損 失 な ゼ ロ 屈 折 率 物 質 を 実 現 し て いることで 0.5 THz でゼロの屈折率の物質の開る． 厚 さ 50 μmの誘電体基板上に，金属の2020 年に開催される東京オリンピックに向発に成功した（図）．これまでにテラヘルツ光微細なワイヤー構造を表裏対称にメタアトムけて，テラヘルツ光のシステム応用化に向け領域でゼロに近い誘電率を有する人工誘電体として描いている．誘電体基板にはテラヘルた研究や産業化が極めて活発に推進されていは報告されていたが，屈折率がゼロのテラヘツ光領域で低損失なシクロオレフィンポリる．特に X 線に代わる安全かつ高精度な可視ルツ光物質の開発は初めてとなる．実験によマーフィルム，金属には銅を用いている．実化技術や次世代の超高速無線通信に注目が集り，0.50 THz で屈折率 0.037 + j 0.072，透過電験はテラヘルツ時間領域分光法 TOPTICA 社

まっている．具体的なアプリケーションとし力 94.5%，反射電力 0.8% を確認した．

TeraFlashに よ り 行 い， 実 効 的 な 屈 折 率 を 計
測 し て い る．2016 年 9 月にデンマークコペて 0.3 THz 帯でのテラヘルツイメージングやテラヘルツ高速無線通信が報告されている．

ンハーゲンで開催されるテラヘルツ分野最大従来のテラヘルツデバイスを構成するレンズの国際会議IRMMW-THz 2016 で研究の進捗をなどのコンポーネントは波長に対して非常に報告する．

大きく，産業応用化に向けてこれまでにない

本研究の一部は，文部科学省科研費若手研究テラヘルツ光材料が求められている．しかし(A)(26706017)，文部科学省科研費挑戦的萌芽研ながら，構造中の位相速度や波長が無限大となる屈折率が“ゼロ”の物質は我々が生活する自然界のどこにも存在しなかった．

これまで一般的であった誘電率のみの制御で屈折率をゼロにしたとしても，インピーダ

今回，茨城大学大学院理工学研究科電気電ンス整合がとれず，大きな反射が生じてしま子工学専攻の木村辰也氏（修士修了），安田淳

う問題が起きる．そこでメタマテリアルを活究(26600108)の助成，JST重要知財集約活用制度
スーパーハイウェイ(SHW005)の委託を受けたものである．
（茨城大学鈴木健仁

工学部

電気電子工学科講師

連絡先：〒 316-8511 茨城県日立市

中成沢町 4-12-1 E6-404，E-mail : takehito.
suzuki.antenna@vc.ibaraki.ac.jp）
URL http://suzuki-lab.ee.ibaraki.ac.jp/［2016 年 7 月 26 日］

ワイル半金属の発見くことで，物質中で「ワイル粒子」とみなせる，が固体中でワイル粒子の存在する位置に対応質量を持つことがない電子状態が形成されるしていることを見いだした．この結果により，単層に分離されたグラフェンシートはゼロという予測がなされ大きな注目を集めた．本

NbP が新型のワイル半金属であることが実験来のワイル粒子は，質量ゼロの光速粒子とし的に確立された．現在，ワイル半金属の発見て 87 年前に提案されたものであるが，素粒子を皮切りに，さまざまな相対論的粒子をもつとして実証された例はまだない．このワイル物質の提案と探索が進んでいる．これらの新粒子を内包する物質系は，ワイル半金属と呼物質材料の高度化により，高い伝導性を活かばれ，その実現が待望されていた．

した低消費電力・超高速の電子デバイス開発

ギャップ半導体（もしくは半金属）であり，その伝導電子は高速に移動する「ディラック電子」として振る舞うことが知られている．
物質科学におけるディラック電子とは，質量か限りなくゼロに近い相対論的粒子（例えば，真空中のニュートリノ）のように物資中を運動する電子について名付けられた名称である．
ディラック電子を持つ物質は，一般的に高い電気伝導・熱伝導性を示し，超高速かつ低消費電力で動作するデバイスへの応用を目指した研究が精力的に行なわれている．
このディラック電子は，外場や欠陥などで物質の対称性が破れてバンド混成が起きると，ギャップが開くために伝導性が低下する．これは相対論的粒子として質量が発生することに対応する．最近の理論的な研究により，ある種の半金属において電子のスピン縮退を解

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東北大学，大阪大学，ケルン大学の共同研
究グループは，NbP の高品質大型単結晶を育成し，高分解能角度分解光電子分光実験によに大きな弾みがつくものと期待される．
本研究は，文部科学省からの研究費により行われた．

り，その電子エネルギー状態を高精度で調べた．ワイル半金属の表面では，「フェルミ弧（東北大学 WPI-AIMR（アーク）」という，開いた形状の電子状態が連絡先：〒 980-8577

発現することが理論的に予測されている．フェE-mail: s.souma@arpes.phys.tohoku.ac.jp）

ルミ弧状態の発現は，物質の中のワイル粒子

准教授

相馬清吾

仙台市青葉区片平 2-1-1，［2016 年 8 月 1 日］がもつトポロジカルな性質に大きく関わる．
研究チームは，NbP の結晶構造に着目し，Nb表面と P 表面の二つの異なる表面の電子状態を詳しく調べ，その二つのフェルミ弧の交点

セラミックス 51（2016）No. 10
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