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2026.07.17
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【理工学研究科】重里有三教授の研究室が2次元ファンデルワールス酸化物薄膜の結晶成長制御法の確立に成功
重里有三教授(理工学研究科・機能物質創成コース)の研究室は、熱処理および光照射を用いた2次元ファンデルワールス酸化物薄膜(MoO₃)の結晶成長制御法の確立に成功しました。
本研究成果は、AIP Publishing(米国物理学協会出版)の専門誌 Applied Physics Letters (APL) に掲載され、Editor's Pick に選出されました。また、青山学院大学・研究推進部の支援により、論文はオープンアクセスとして公開されています。
研究メンバーは以下の通りです。
■柏木 誠(元:理工学部 化学・生命科学科 重里研究室 助教、現:早稲田大学 ナノ・ライフ創新研究機構 研究院講師)
■長命翔太(元:理工学研究科 機能物質創成コース 重里研究室 博士前期課程)
■横森岳彦(ウシオ電機株式会社 光プロセス事業部)
■小口有希(理工学部附置機器分析センター)
■重里有三(理工学研究科 機能物質創成コース 教授)
【論文タイトル】“Structural control of molybdenum oxide by post-treatment processes”
【著者】Makoto Kashiwagi, Shota Chomei, Takehiko Yokomori, Yuki Oguchi, Yuzo Shigesato
【掲載ジャーナル】Appl Phys. Lett., 129, 021909-1-6 (2026).
【DOI】DOI: 10.1063/5.0331910
https://doi.org/10.1063/5.0331910
Activation Energy Diagram of Crystallization and Phase Transition. 研究概要
三酸化モリブデン(MoO₃)は、α型とβ型の2種類の結晶構造をとることが知られています。
α型:熱力学的に最安定で、MoO₆八面体が層状に配列した2次元ファンデルワールス構造。
β型:WO₃と同じReO₃型の3次元ペロブスカイト構造で、MoO₆八面体がすべて頂点共有。
これらの構造差により、電子—格子相互作用、電子・光・熱物性、イオン導電性などが大きく異なり、各構造に応じた応用が期待されます。特にα型では、層間で大きなイオン導電性が生じるため様々な電気化学デバイスへの応用が可能となります。また、フォノン(格子振動を量子化したもの)による熱伝導が強い異方性を示すためユニークな熱回路設計が可能となります。β型では電子―格子相互作用が強い系であるため、僅かな還元によってポーラロン(電子とフォノンを結合し量子化したもの)による光吸収が生じ、調光素子としての応用も期待できます。
本研究では、アモルファス(非晶質)MoO₃薄膜を作製し、熱処理および光照射による結晶化挙動を詳細に解析することで、結晶化機構を明らかにしました。さらに、α型・β型の単層多結晶薄膜を制御して形成する成膜プロセスの確立に成功しました。
光結晶化では、熱的影響を抑えるため、試料を液体窒素で低温保持しながら強力なフラッシュランプ照射を行い、熱結晶化とは異なる光誘起結晶化機構を明確にしました。
Activation Energy Diagram of Crystallization and Phase Transition. 2次元ファンデルワールス構造α型MoO3薄膜の熱物性に関する論文は、以下の通りです。
【論文タイトル】"Thermal conductivity across the van der Waals layers of α-MoO3 thin films composed of mosaic domains with in-plane 90°rotations",
【著者】Y. Yamashita, Y. Aoki, T. Yagi, J. Jia, M. Kashiwagi, Y. Oguchi, N. Taketoshi, and Y. Shigesato,
【掲載ジャーナル】Journal of Applied Physics, 130, 085103 (2021).
【DOI】10.1063/5.0052015
https://doi.org/10.1063/5.0052015

