東北大学原子分子材料科学高等研究機構 (AIMR) の大澤健男助教 (現 国立研究開発法人 物質・材料研究機構 (NIMS) 主任研究員) と一杉太郎准教授の研究グループは、同機構の幾原雄一教授、王中長准教授らのグループと共同研究を行い、「原子1個の厚み」の二酸化チタン (TiO2) シートの作製に成功しました。
近年、グラフェンをはじめとした原子1個の厚みをもつ原子シートに注目が集まっています。2010年のノーベル物理学賞の対象となったグラフェンは、原子シートの中の電子が非常に高い速度で移動するため、超高速電子デバイスやディスプレイなどへの応用研究が精力的に進められています。他にも、レーザーや発光素子等へ展開ができる興味深い光学的性質を持つ原子シートも知られており、新たな物質の開発競争が起きています。その候補のひとつである「金属酸化物」は、強磁性、強誘電性、超伝導や触媒効果などの多彩な性質をもつ魅力的な材料です。しかし、今まで「高機能性を有する金属酸化物原子シートを作製し、特異な機能を創出する技術」は確立されていませんでした。
本研究グループは、原子レベルで構造がわかっているチタン酸ストロンチウム (SrTiO3) の基板表面上にアルミン酸ランタン (LaAlO3) を堆積させ、超高分解能走査型トンネル顕微鏡と走査型透過電子顕微鏡で観察しました。その結果、「LaAlO3薄膜表面に原子1個の厚みの二酸化チタン (TiO2) 2次元シート材料が自発的に形成される」という新事実を発見しました。このTiO2原子シートは、金属酸化物の多彩な物性を活用した電子デバイスや触媒材料など、「新たな酸化物原子シート」としての機能が期待できます。
本研究成果は、8月20日 (米国東部時間) に、米科学誌「ACS Nano」オンライン速報版に掲載されており、近日中に正式掲載されます。
