有機絶縁体を金属に　従来とは異なる新手法開発

本学大学院理学研究科の岩井伸一郎教授と、本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、レーザー光照射によって有機絶縁体を金属に変化させる新手法を開発した。

モット絶縁体と呼ばれるタイプの有機絶縁体においてはその内部の電子は互いに反発し合い、自由に動くことができない。電荷は電子によって運ばれるため、この種の有機絶縁体では電荷は自由に動き回れず、電流が流れにくい。そのような状態から電流が流れやすい状態、すなわち金属へと変化させる手法は、これまでにも編み出されてきた。しかし今回開発された新手法は、これまでのものとは異なる。
従来の手法は、物質の内部に多数の電子を生成させ、金属へ転移させるというものだった。しかしこの手法には極めて高濃度の光照射が必要であるため、物質が損傷してしまうなどの問題点があった。
一方、今回の新手法では、対象物質として分子２つを１つのユニットとする二量体格子を用い、その分子配置を特定の波長の光によって変化させることで、電子間の反発力を弱めている。その結果として電子が自由に運動できるようになり、金属へ転移させることができる。また、この手法に用いられる光の強度は従来の百分の一程度であるため、物質を損傷させる可能性も低い。
「電子間の反発エネルギーは、固体中の電子の動きやすさを決める重要な因子であるが、光による分子配置の変化によって、その反発力を制御することに成功したということは極めて重要な結果である」と岩井教授は述べた。有機物試料の薄膜化が求められることや、熱が発生したり、動作温度が低温に限られていることなどの課題が解決されれば、超高速有機デバイスの実用化が可能になる。
また、「今回の発見から、絶縁体の金属への転移だけでなく、磁石や超伝導などの物性を光制御する方法への応用も考えられる」と岩井教授は語った。