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レーザー光照射で有機絶縁体を金属に変化させる新手法を開発  





 JST目的基礎研究事業の一環として、東北大学 大学院理学研究科の岩井 伸一郎 教授らは、光によって有機絶縁体を金属や超伝導物質へ瞬時に変化させる新しい仕組みを発見しました。

zu3_convert_20090810113317.jpg



 従来、絶縁体を電気伝導性のある金属に変える方法として、原子置換による伝導キャリアの注入法が知られていました。一方、この伝導キャリアの注入を原子置換ではなく光照射によって行うことで、絶縁体を金属へ瞬時に変えることもできます。しかし、そのためには高強度の光照射が必要であり、レーザー照射による物質の温度上昇によって物質自体が損傷するなどの問題がありました。
 
 本研究グループは、2つの分子の対(二量体)を構造単位とする有機物質を用い、特定の波長の光(近赤外光)を当てることによって、絶縁体-金属の制御を高強度の光照射を用いずに効率よく行うことに成功しました。今回見いだされた方法では、有機物質を構成する分子配列を変化させることによって、電子の動きやすさを決めている電子間のクーロン反発エネルギー注1)を光で直接変化させています。

 この技術は、従来の光キャリア注入法とは全く異なるものであり、今後、光誘起超伝導など新しい物理現象の開拓につながることが期待されます。

中略

 東北大学 大学院理学研究科の岩井 伸一郎 教授と東北大学金属材料研究所の佐々木 孝彦 准教授らの研究グループは、有機二次元モット絶縁体κ -(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br(図2)を対象に、光誘起モット転移の新しいメカニズムとして、光によるキャリア注入とは異なり、弱い光でも実現できる高効率な方法を見いだしました。
 
 この方法の最も重要なポイントは、対象物質として分子の二量体格子注4)(図2b))を有する有機物質を用いたこと、特定な波長の光(近赤外光)を選択することで二量体内部の分子配置を効率的に変え、サイト間を動き回る電子の動きやすさを向上させたこと(図3)です。物質の電気的特性を決めている電子間のクーロン反発エネルギーを光で制御したことが、この研究の特徴です。
 
 本研究では、クーロン反発エネルギーの光制御による絶縁体-金属転移を、フェムト秒中赤外ポンプ-プローブ分光(図4)注5)を観測することに成功しました。この光による相転移は、1光子/500分子程度の比較的弱い光で起こすことができ、図5に模式的に示すように、光子あたり約100分子程度に広がります。

 これは、従来のキャリア注入型の光モット転移で必要な光強度に比べ、1/50から1/100と桁違いに弱く、光キャリア注入法の問題点である高強度光は必要ありません。

以下略

科学技術振興機構
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20090805/index.html




*当ブログは、読みやすくなるよう若干の「編集」が入っております。
どうしても気になる方は、現行スレをご覧下さい。




2 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:18:34 ID:UGjuSBF8
有機体に戻す方法さえ出来れば、液体金属のターミネータが完成するな…


5 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:20:54 ID:tgDDPzgz
型に流し込んで、加熱無しで金属形成が出来るとな?


9 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:24:05 ID:WpnWm7qT
斜め読みしたら「有機絶縁体がレーザーで焦げて炭素(導体)になったんじゃねーの」
って思ったが、どうも違うみたいだ。


11 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:25:30 ID:22LEAkbA
金属ってことは延性や展性もあるの?


12 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:25:46 ID:QugrXLP0
イゼルローン要塞の実現にまた一歩近付いたか。

14 :名前をあたえないでください:2009/08/06(木) 22:29:19 ID:zN/5gIOw
>>12
1兆5千億トンの流体金属の塊だっけ?



15 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:29:33 ID:PZgeiybf
何言ってるのかわからないよ、実際何ができるの?

20 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:33:20 ID:fiPoh+0N
>>15
特殊な有機化合物に弱い光を当てるだけで、電気が流れるようになったって話。
何ができるんだろうね。



17 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:31:20 ID:FXe1EtAV
> 光制御による絶縁体-金属転移を、フェムト秒中赤外ポンプ-プローブ分光
ひょっとして一瞬だけか?


23 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:36:56 ID:j8M98JFC
よく分からんが、伝導帯のエネルギー準位を下げたってことかな?

27 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:43:34 ID:N7xfjwzn
>>23
電子が励起されて、バンド構造が変わったんだろうね。



25 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:41:41 ID:T1gM+BCr
金属錯体か?


26 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:42:24 ID:RqNRWJO7
何言ってるか、さっぱり解らん。


29 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:47:00 ID:RqNRWJO7
Cds素子とは違うのか?


30 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:48:47 ID:57KNVYNn
ググってやっと少し分かった素人者だけど…

「金属」と言っても、物理化学的に言う「金属」の定義に当てはまるものに変化するってことなのね。
絶対零度でフェルミエネルギーがバンドギャップに入ってしまう物質(絶縁体)を、この>>1の方法で絶対零度でフェルミエネルギーがエネルギーバンドにかかっている物質(金属)に変えられるって事らしい。


31 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 22:49:21 ID:hA+ZoGtt
三行でお願い…


34 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 23:00:12 ID:xaIZxOki
有機絶縁体は、高速道路のようなもの。
電子が動こうと思っても前を走っている車が邪魔して、動けない。つまり、渋滞。

←○→←○→←○→←○→←○→

でも、光を当てたら、電子が気づく。
「みんな同じスピードで動けばいいじゃん。」だから、みんな同じスピードで進む。

だれかが止まると事故るから、みんな動きを止められない。
これが有機絶縁体の超電導になる理由の1つ。


35 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 23:02:47 ID:P0LLhUMt
よく分かんないけど、チンコにレーザー光を照射すると、カッチカチの金属になるってこと?


37 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 23:11:58 ID:VDX97pi9
光を当てたときと、そうでないときとで回路が変わるようなのが作れるな。
光を当てたときに伝導体から絶縁体になるような物質があれば、さらに面白いんだが。


38 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 23:14:35 ID:ujGg9jyr
要は絶縁体が「金属の性質」を持つってことだよな?絶縁体そのものが金属になるわけじゃないし。


39 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 23:19:33 ID:QDC/4JVM
光止めても導電性は残るの?残るかどうかで用途はガラッと変わるから、そこんところを書いて欲しい。


41 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 23:27:09 ID:8pKi4Itp
この発表内容は、明らかにミスリードだな。

結晶やガラスなどは状態を示す言葉として使うけど、普通は金属って単語は状態を示す単語じゃないと思う。
この人たちの狭い世界の中でそうなのかもしれないけど(これは悪意を持って言っているのじゃないよ)
それならば、素人を相手にしたイラストは何なの。

素人をも対象にした文章ならば、一般的な単語を特記なく特殊な意味で使うのはミスリードだと思う。
インパクトのあるタイトルじゃないと予算が取りにくいのは分かるけど、これはちょっと…

46 :名無しのひみつ:2009/08/07(金) 00:11:22 ID:a/V9xReO
>>41
何が不満なのか分からん、一般的な単語であるところの金属ってどういうものだ?
予算取るためのミスリードとか、深読みしすぎだろ。


50 :名無しのひみつ:2009/08/07(金) 00:20:18 ID:TRFai/ZP
>>41
電荷励起ギャプが閉じた状態が金属、ギャプが大きく開いた状態が絶縁体。その間が半導体。
当然有機物質の半導体も存在する、ちなみにダイヤモンドは半導体。


67 :名無しのひみつ:2009/08/07(金) 17:05:22 ID:nFOm8dbC
>>41
「普通は金属って単語は状態を示す単語じゃないと思う」 (キリッ
狭い世界にいる井の中の蛙は>>41の方。


69 :名無しのひみつ:2009/08/07(金) 23:25:06 ID:2fTV/YVt
>>67
とは言え、これは導体/絶縁体で説明するのが正解だろ?


70 :名無しのひみつ:2009/08/08(土) 01:08:28 ID:NcgxsEZy
>>69
金属/絶縁体は不正解?その理由は?
まさか、キラキラしてないから金属じゃないとか言わないよな。



44 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 23:58:07 ID:fBPVtW7z
赤外線照射による電磁場変動で、フェルミ面を変化させるのか。


49 :名無しのひみつ:2009/08/07(金) 00:13:47 ID:i4FEXgWL
有機集積回路が作れるのかな?


52 :名無しのひみつ:2009/08/07(金) 00:36:04 ID:Dl6TWLOv
「光を当てている間だけ有機絶縁体が金属のような超伝導のような半導体のような振る舞いをする」ということと、「光『で(=光を当てれば)』有機絶縁体が金属に『変化(=永続的に)』する」は似てるけど、俺が()内部に書いた部分をミスリードされそうだぬ

スレタイのミスと思ったが、論文主題がコレなのな。
こういう名前じゃなかったら、俺も無条件支持したけど…少し>>41と同調した。

55 :名無しのひみつ:2009/08/07(金) 01:02:11 ID:5/ZGEaVo ?2BP(0)
>>52
金属は(この場合の金属も)半導体じゃないだろ。


57 :名無しのひみつ:2009/08/07(金) 01:03:37 ID:Nu2Hsnbu
>>53
普通この手の光誘起相転移は「超高速スイッチングに使える」とか書いて予算を申請する。



56 :名無しのひみつ:2009/08/07(金) 01:02:58 ID:NDCeVsx2
絶縁体を導体に変質させる研究盛んだね。


71 :名無しのひみつ:2009/08/08(土) 01:19:21 ID:toI0eY+x
金属じゃないうんぬん言ってる人はイメージで語ってるだけで、水素ですら『金属』になりうるということも知らないのでは?(木星の内部とかにあるやつね)まあ、一般人は誤解するかもしれんわな。


72 :名無しのひみつ:2009/08/08(土) 01:58:02 ID:LuVrp0Pu
逆でそ。

固体物性界隈で金属的電子状態を持つものを金属と呼んでいることを理解した上で、一般的には「電気を通す」「金属光沢がある」「硬くて重い」というイメージを喚起する金属という述語を使うことに対して無神経さあるいは胡散臭さを感じてるんでしょうが。

このプレスリリース、誰が書いたか知らないけど、自画自賛的アピールが過ぎて内容はさておいて個人的には軽い嫌悪感を覚えた。


73 :名無しのひみつ:2009/08/08(土) 02:54:41 ID:Ofc836/5
専門用語じゃなくて具体例を使って解説しろっての、記事内容がどう定義した金属を指すのか分かり難い。
例えば有機絶縁体、天然ゴムやポリエステルを電気を通す物質に変えるって言えば分かりやすいのに。


75 :名無しのひみつ:2009/08/08(土) 08:14:23 ID:F6FOMI6x
キキキキッテル『固体物理学入門』の第9章劈頭では、A. R. Mackintoshによる次の言葉が引用されている。
金属を“フェルミ面をもつ固体”と定義する人はほとんどあるまい.しかし,これこそは今日与えうる最も意味深い金属の定義なのである.

76 :名無しのひみつ:2009/08/08(土) 08:59:51 ID:NcgxsEZy
>>75
キッテル先生が言うならもはや一般常識だぬ!


84 :名無しのひみつ:2009/08/09(日) 02:47:20 ID:PBiCC5m3
>>75
水銀は金属じゃないんだな?


85 :名無しのひみつ:2009/08/09(日) 09:05:33 ID:r22M6iXg
>>84
>>72の言う金属のイメージと異なる部分があるから、金属ではない(キリッ



78 :名無しのひみつ:2009/08/08(土) 12:30:29 ID:/SFZR0tb
素人の俺は>1を読んで核反応が起こって非金属原子が金属原子になったと思ったぞ?
物性物理を専攻でもしない限りスレに書いてあるような、金属の定義なぞ誰も知らないと思う。


79 :名無しのひみつ:2009/08/08(土) 12:44:12 ID:ugPUKSB6
モット絶縁体ってもっともと金属的導電性を持ちそうなバンド構造だけど、いろいろ重なって金属的性質を発揮できていない物質、ということでいいのかな?


80 :名無しのひみつ:2009/08/08(土) 20:11:05 ID:9YKWK1dn
非金属のふりをしてる金属化合物が、レーザーでマジ金属的になっちゃうって事ね?

81 :名無しのひみつ:2009/08/08(土) 22:34:28 ID:NcgxsEZy
>>80
そう、光の注入でトランス状態に入った電ピーが電気伝導を担うように…





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8291 :  2009.08.10 Mon 12:52  

「金属」の定義がいまいち分かってないせいで理解しづらいが、
すげーな。
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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8292 :  2009.08.10 Mon 12:55  

「金属」にかわるのか「導体」にかわるのかはっきりしてくれ。
需要としてべつものなんです。
  • #-
  • 総力上げる名無しさん 
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8293 :  2009.08.10 Mon 13:22  

錬金術かと思ったらそうじゃなかったようだ
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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8295 :  2009.08.10 Mon 14:15  

ここんとこ東北大すげーな。いいぞ、もっとやれ。
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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8297 :  2009.08.10 Mon 15:38  

俺も錬金術だと思ったよ。
一般向けの発表なら金属ってのは軽金属、貴金属、重金属類の総称だろ。
普通は金属を一種の属性を表す単語としては用いない。
>>41を批判してる奴って一般常識ないの?
  • #T4X5sOkU
  • 名無し隊員さん 
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8298 :  2009.08.10 Mon 15:53  

※8292
非金属の材料が、金属的性質の一つである高い伝導性を示すようになるってこと。展性延性がついたりするわけでもないので、金属か導体で分けるとしたら、導体だと思う。

※8297
物性物理系の専門家だと伝導性の違いで金属非金属を分類している人が結構いたりする。一般向けの説明として用いるのはあまり適切でないかもね。専門外の人が聞いたら普通に混乱するだろうし。


今まではAsとかBをSiなどの半導体(非金属)の成長途中に注入して伝導性を変え、コンピュータの要であるトランジスタなどの半導体素子を作っていた。
 今回は光エネルギーによって分子間配列を変え、電子に働くエネルギーを変えた結果、電気伝導に寄与する自由電子がより自由に動き回れるようになり、伝導性が上昇したということだろう。
 応用の可能性が膨らむ非常に面白い発見だと思ふ。
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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  • [Edit]

8299 :  2009.08.10 Mon 15:54  

だれか、わかりやすく説明して・・・
  • #-
  • VIPPERな名無しさん 
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8300 :  2009.08.10 Mon 16:32  

>>80-81だけ読めば良いのこれ?
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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8301 :  2009.08.10 Mon 17:11  

まあ、空は青いってことさ…
  • #-
  • 名無し隊員さん 
  • [URL]
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8304 :  2009.08.10 Mon 18:01  

>>8299
・ある有機物に光をあてることで絶縁体と導体を切り替えることができるよ。
・今までよりずっと弱い光だから、対象が壊れたりしないよ。
・これが何に使えるかわからないけど、全く新しい方法だからすごいにちがいないよっ!

3行にしてみたけど、ちがったらごめん(´・д・`)
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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8307 :  2009.08.10 Mon 19:58  

すげぇ!!わけわかんねぇ!!
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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8316 :  2009.08.11 Tue 00:52  

スレタイは
× レーザー光照射で有機絶縁体を金属に変化させる新手法を開発
○ レーザーを使わずに有機絶縁体を金属に変化させる新手法を開発
じゃないかい?
金属を導体に買えた方がわかりやすいけど
  • #2zUEu7Eg
  • 名無し隊員さん 
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8317 :  2009.08.11 Tue 02:54  

>8316
特定波長ってことだからレーザーで良いんじゃね? 出力の問題でそ
もち問題の中赤外光を含む白色光でも原理的にはOKだろうけど

それより、元スレでもあったが、継続的な相変化なのか光照射下だけの話かが気になるな
あのよくわからん模式図だと、結晶配列が変わってるようにも、軌道の形が変わってる様にも見えてよく分からん。
物性の対比が絶縁体/金属/半導体だったりとか、記事が分かりずらいわ
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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8319 :  2009.08.11 Tue 07:06  

キキキキキキキキキキッテル
  • #-
  • VIPPERな名無しさん 
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8320 :  2009.08.11 Tue 07:08  

MOTT絶縁体の導電性は対称性がかなり早く元に戻る。
その応答速度を売りにしてくんじゃなかったかな。
1光子あたり100分子の金属領域が形成されるとの記載があるが、その緩和速度がpsレベルらしい。
将来的に高速演算素子に使われる目標じゃなかったかな。
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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8323 :  2009.08.11 Tue 08:31  

理科がまるでわからない俺から言わせてもらうと、
【光を当てたらプラスチックが鉄になった】
みたいなことかと思っちゃったよ。
>>80みたいな奴がもっと研究機関とかにいれば、理科離れなんて起きないような気がするなぁ。
  • #-
  •   
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