ユビキタス材料としてのナノキューブ集積結(jié)晶で未來を開く

　最近の希少金屬元素問題に代表されるようにあらゆる元素を使用する材料開発は限界に近づいています。これからは地球上でどこでも採掘、精錬できる酸素、ケイ素、アルミニウム、鉄などクラーク數(shù)の大きなユビキタス元素からなるユビキタス材料を用いることが求められています。しかも、未來に向けて、明るい人類社會の発展のためには、ユビキタス材料であることに加えて、図1に示すように環(huán)境に優(yōu)しく多機能で、かつ高性能な材料が必要です。ユビキタス元素を用いて、図1の「夢の材料」を開発するためには、従來とは異なる新しい発想が求められます。ではどうすれば良いのでしょうか？多くの科學(xué)者がこの問題の解決に立ち向かっています。私たちはこの問題を世界初の獨自な方法で解決しようとしています。どんな方法か、わかりますか？

　私たちは、図2に示すように様々なユビキタス材料を同じ大きさのナノキューブの形狀で作製し、それらを基本単位とした上で、種々のナノキューブを自由自在に積み上げることで、目的とする「ナノキューブ集積結(jié)晶」という「夢の材料」を創(chuàng)ることを考えました。ナノキューブ集積結(jié)晶により、これまでの材料では絶対に到達できない環(huán)境に優(yōu)しく多機能で、かつ高性能な「夢のユビキタス材料」を目指します。

　では何故、ナノキューブを集積化することで従來材料よりも高性能な物性が得られるのでしょうか。これまでの材料は単位格子が3次元に連続した構(gòu)造からなっており、単位格子の物性がそのまま結(jié)晶の物性になるため、計算で予測できる普通の物性しか得られませんでした。しかし、2つの異なる物質(zhì)を接合すると、その界面に、単位格子の結(jié)晶構(gòu)造が徐々に変化する歪傾斜構(gòu)造を?qū)毪工毪长趣扦蓼埂￥饯筏啤ⅳ长瓮醿A斜構(gòu)造が巨大物性を発現(xiàn)する力を持っているのです。私たちは歪傾斜構(gòu)造を持つ界面を、人工的にかつ高密度で持つ材料を創(chuàng)ることで、ユビキタス材料でありながら、従來性能を數(shù)桁のオーダーで超えることのできる「夢の材料」を皆さんに屆けたいと考えています。

　従って、ナノキューブを用いることで界面の面積を最大にすることができ、その結(jié)果、環(huán)境に優(yōu)しい材料でありながら巨大物性を持つ夢の新材料を創(chuàng)ることができます。しかしながら、このためにはどんな材料でもナノキューブにする技術(shù)の開発、異なるナノキューブを3次元に組上げる技術(shù)、異なるナノキューブを接合し、歪傾斜構(gòu)造を?qū)毪工爰夹g(shù)など、現(xiàn)段階では存在しない新しい挑戦的な技術(shù)開発が必要なのです。このためには多くの力が必要なのです。皆さん、私たちと一緒に未來の新材料を創(chuàng)りませんか！！