化学者らは、ナノスケールでの生成がこれまで困難だった金属窒化物の一種からナノ結晶を作り出す方法を発見した。シカゴ大学とアルゴンヌ国立研究所の研究者らは、この方法をネイチャー誌に発表された研究で説明した。この成果により、LED照明、医療用インプラント、超伝導体に使用される身近な材料が、新しい世代の柔軟で印刷可能なデバイスの構成要素となる可能性がある。
長年の課題
ナノ結晶は、現代の材料科学の中心的な部分となっている微細な結晶である。ナノ結晶の一種である量子ドットは、2023年のノーベル化学賞に影響を与えた。しかし、研究者らはこれまで、限られた範囲の材料からしかこれらの微細構造を作り出せなかった。硬く、安定しており、電子機器に有用であることで評価されている金属窒化物は、実際の応用に必要なサイズと規模での従来のナノ結晶合成に抵抗していた。これにより、産業界が依存している材料と、科学者がナノスケールに縮小できる材料との間にはギャップが残されていた。
約12種類の新材料
この方法により、対象となる材料の範囲は大幅に広がった。「従来の方法では合成できなかった約12種類の材料をどう作るかを示すことができました」と、シカゴ大学の大学院生で研究の筆頭著者であるルイミン・リン氏は述べた。結晶は非常に小さく、指の爪に何十億個も収まる可能性があり、電子顕微鏡画像で結果が確認されたとチームは述べている。
材料の可能性
金属窒化物はすでに多くの技術を支えている。窒化ガリウムはLED照明やディスプレイに広く使用されている。窒化チタンは医療用インプラントに使用されている。窒化ニオブは超伝導体として機能し、窒化モリブデンは触媒として機能する。これまで、これらの材料は主に硬くてかさばる形状でしか使用できなかった。ナノ結晶の形では、柔軟な表面に印刷したり、新しい種類の照明に使用したり、体に曲がったり動いたりする医療機器に組み込んだりできる可能性がある。研究者らは、このレシピにより、エンジニアは将来のデバイスを設計するためのより大きなツールボックスを得られると述べている。