【物理】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／東北大

平成２１年８月５日

　科学技術振興機構（ＪＳＴ）
　Tel：引用元参照(広報ポータル部)
　東北大学
　Tel：引用元参照広報課)
　

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。
　
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。
　
本研究は、東北大学金属材料研究所の佐々木 孝彦　准教授らと共同で行われました。
　
本研究成果は、米国物理学会誌「Physical Review Letters」に受理され、
オンライン速報版で近日中に公開されます。

（中略）

＜研究の内容＞
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。

（引用ここまで。以下引用元をご覧ください）

▽記事引用元
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20090805/index.html
科学技術振興機構（http://www.jst.go.jp/）

あと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・・・

分かりません。

つまりオレのティンティンもry

型に流し込んで加熱無しで金属形成が出来るとな。

錬金きたーー

http://www.youtube.com/watch?v=5erjj6aS5Ws

これは面白いな
上手くやればノーベル賞の悪寒

ななめ読みしたら、
「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ｗ　俺カッコ悪い。

涼しい土地環境が、優れた文明をもたらす。

蒸し暑さこそが、日本の敵かも。

金属ってことは延性や展性もあるの？

>>1
イゼルローン要塞の実現にまた一歩近付いたか

現代版錬金術。面白い。

>>12
１兆５千億トンの流体金属の塊だっけ？

何言ってるのかわからないよ＞＜
で、実際何ができるの？

　　　　　　　　 　 　 　 .　-―-　.　　　　　　やったッ！！　さすが金研！
　　　　　　 　 　 　 ／　　　　　　 ヽ
　　　　　　　　　　//　　　　　　　　 ',　　　　　　おれたちにできない事を
　　　　　 　 　 　 | { ＿＿＿＿＿ 　|　　　　　　　　平然とやってのけるッ！
　　　　　 　 (⌒ヽ7´　　　　　　　 ｀`ヒﾆ¨ヽ
　　　　　　　 ヽ､..二二二二二二二. -r‐''′　　　　　そこにシビれる！
　　　　　　　　/´ 〉'"＞､､,,.ィ二¨'　{.　 ヽ　 　　 ＿　＿　　　　　　あこがれるｩ！
　　　　　　 　 `r､|　ﾞ._(9,)Ｙ´_(9_l′ )　 （　 , -'′　｀¨¨´￣｀ヽ、
　　　　　　　　 {（,|　`'''７､,. ､ ⌒　　|/ﾆＹ　{　　 　 　 　 　 　 　＼
　　　　 　 　 　 ヾ|　　　^'^ ′-､　,ﾉr')リ　 ,ゝ､ｰ｀――-'- ∠,_　 ﾉ
　　　　　　　　 　 | 　 ｢匸匸匚|　'"|ィ'（　（,ﾉ,r'ﾞへ.￣￣,二ﾆ､ﾞ}了
　　　　, ヘｰ‐- ､ l 　｜ /＾''⌒|　　| |　,ゝ )､,>（_9,`!i!}i!ｨ_9,）　|人
　 -‐ノ .ヘー‐-ｨ ヽ 　!‐}_＿,..ﾉ　 ｜| /-‐ヽ| 　 -イ,__,.>‐　　ﾊ　}
　''"/／ヽｰ､ 　ﾉヽ∧　`ｰ一'´　／　|′　丿!　　, -===- ､　　}くｰ- ..._
　 /／＾＼ 　ヾ-､ :| ﾊ 　￣　／　ﾉ　|.　　{ {ﾊ. 　Ｖ'二'二ソ　 ﾉ| |　　　｀ヽ
,ノ 　 ヽ,_　ヽノヽ_)ﾉ:l　'ｰｰ＜.　　/ 　|.　　ヽヽヽ._ ｀二¨´　／ノ ﾉ
/　 　 <＾_,.ｲ `r‐'ﾞ :::ヽ 　＼　｀丶､ 　|、 　　＼＼'ｰ--‐''"／／
＼＿＿_,／|　 !　　::::::l、　　＼　　＼| ＼　　　＼ヽ 　　/ ノ

＞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

ひょっとして一瞬だけか？

>>6
＞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。

もともと他の方法では出来たみたいじゃん？

宇宙刑事誕生のその時まで後5年である

>>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よ！って話。

何ができるんだろうね

有機物の原子や分子が光で金属に変化？　装甲車のタイヤが丈夫になるなこれ　

東北大は面白い基礎研究多いよな
錬金すげえｗ

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。

ヘッヘ、属属してきたぜ

金属錯体か？

>>1
何言ってるか、さっぱり解らんｗ

>>23
電子が励起されてバンド構造が変わったんだろうね。

光を当てている時しか、使えないんじゃない！？

光を当ててないときは、絶縁体状態が電子的に安定していて、
光を当てたら超伝導状態が電子的に安定するだけでしょ！？

ってことは、光を当てるのやめたら、絶縁体状態に戻ると思う。

まぁ、光を用いたスイッチとかつかえそうだけど、、、

Cｄｓ素子とは違うのか？

ググってやっと少しわ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。

どういう意味かはこれから考える。

三行でお願い

>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。

これって、半導体のこと？

金属とはなんぞや？

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

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？

チンコにレーザー光を照射しても、カッチカチにならない。縮むけどな。

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。

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(´・ω・｀)

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かわるから
そこんところは書いて欲しかった

光誘起超伝導とな

この発表内容は、明らかにミスリードだなぁ。
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わかるけど、
これはちょっと・・・。

なんかスゲーな！

なんかわからんが兎に角凄いんだな

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。

スレタイだけ見て核融合かと思った。

>>41
何が不満なのかわからん
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

>4
オマエのはまず先にサイズ増大と皮除去からだろ。

クリスタルボーイもこれで撃ち抜けば倒せるな

有機集積回路が作れるのかな

>>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。

追記
ちなみにダイヤモンドは半導体

「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…
すこし>>41と同調した

要するに、この発明で何ができるようになるの？

（ ;‘e‘）（ ;‘e‘）＜機械の体がもらえる国、それは日本

>>52
金属は(この場合の金属も)半導体じゃないだろ。

絶縁体を導体に変質させる研究盛んだね

>>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。

何気に電子のイラストがかわいい

おおこれは現代の錬金術

と思っちゃったじゃないかよもう

この図が いちばん判りやすいな。
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20090805/icons/zu3.jpg

>>59
錬金術だろこれは
たぶん金ぐらいは作れるだろうけど
馬鹿らしいから作らないのでは

ラピュタのインドラの矢の制御石版に使われた技術だな
飛行石が発する光波で制御してた

酒井法子に逮捕状が出たってのに

>>7がすげー欲しいｗ

>>64
自分で作ればいいんじゃね。

錬金術かっ

>>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
だっておwww

狭い世界にいる井の中の蛙は>>41の方

材料科学に関しては東北大はすげーな

>>67
とは言えこれは導体/絶縁体で説明するのが正解だろ

>>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。

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

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。まるで阪大みたい。

まあ、近年、総長の捏造疑惑で騒がしい東北大らしいとも言えるか。

>>1
だから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にくい
例えば有機絶縁体、つまりガラスじゃなくて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

＞まるで阪大みたい。

喧嘩売ってんのかテメー

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．

キッテル先生が言うならもはや一般常識だぬ！

錬金術みたい

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

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？

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ぅ　って事ね？

>>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…

>>74
いや、ははは。そういうわけじゃなくて、つい本音が。w

工作ばっかりやってる阪大って・・・
http://science6.2ch.net/test/read.cgi/rikei/1121530315/

さすがに叩かれまくったQ&Aは修正したみたいね。
大学のホームページも見やすくなったし、良くなってきてるのかな。

>>82
君は学歴が気になって仕方がないんですね。わかります。

>>75
水銀は金属じゃないんだな。

>>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

＞金属ではない！(ｷﾘｯ

だっておｗ（AA略

読んだけど　わかんね
誰か、頭悪い俺にわかりやすく教えてくれ・・

>>87
電気を通さない有機物を特定の波長のレーザー光あててる間、
電気とおせるようにする手法を開発したよ、
今まであった方法と違って弱い光でもいけるお、ってことでいいんじゃないの。
他にも色々変化あるんだろうけど、知らん。
ちなみに間違ってても恨むな。

知ってるか？

東北大学で金属ガラスが非常にとんでもないことになっていることを・・・

>>7
危険すぎる。

タバコに火をつけようとして、目に入ったらガクブルだぜぇ。。

It's great!

連邦の白いモビルスーツクールー

え、意味わかんね。鉄鋼資源少ない日本には朗報？

>>89
捏造だっけ？