研究者が「原子ラザニア」の新しい作り方を発見(Researchers Discover New Way To Make ‘Atomic Lasagna’)

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2024-09-12  米国国立再生可能エネルギー研究所(NREL)

研究者チームは、3D原子構造の材料を2Dに変換する新しい方法を発見しました。これにより、化学、量子、半導体分野での応用が期待されます。特に窒化物という化合物を使い、これまで不安定な3D構造しか得られなかったものを、安定した2D構造に変えることが可能になりました。これにより、エネルギー効率の高い電子機器や量子コンピュータの超伝導キュービットなどの実用化が進むとされています。この技術は他の化学物質にも応用できる可能性があり、新素材の発見にも貢献するでしょう。

<関連情報>

安定した層状窒化物の薄膜への合成経路 Synthesis pathways to thin films of stable layered nitrides

Andriy Zakutayev,Matthew Jankousky,Laszlo Wolf,Yi Feng,Christopher L. Rom,Sage R. Bauers,Olaf Borkiewicz,David A. LaVan,Rebecca W. Smaha & Vladan Stevanovic
Nature Synthesis  Published:06 September 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s44160-024-00643-0

研究者が「原子ラザニア」の新しい作り方を発見(Researchers Discover New Way To Make ‘Atomic Lasagna’)

Abstract

Controlled synthesis of metastable materials away from equilibrium is of interest in materials chemistry. Thin-film deposition methods with rapid condensation of vapour precursors can readily synthesize metastable phases but often struggle to yield the thermodynamic ground state. Growing thermodynamically stable structures using kinetically limited synthesis methods is important for practical applications in electronics and energy conversion. Here we reveal a synthesis pathway to thermodynamically stable, ordered layered ternary nitride materials, and discuss why disordered metastable intermediate phases tend to form. We show that starting from elemental vapour precursors leads to a 3D long-range-disordered MgMoN2 thin-film metastable intermediate structure, with a layered short-range order that has a low-energy transformation barrier to the layered 2D-like stable structure. This synthesis approach is extended to ScTaN2, MgWN2 and MgTa2N3, and may lead to the synthesis of other layered nitride thin films with unique semiconducting and quantum properties.

0500化学一般
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