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【本学研究者情报】

〇【研究当时】金属材料研究所　准教授　南部雄亮

【概要】

酸化物の性质は、金属の価数や空间配列によって大きく左右されます。中でも、结晶骨格を保ちながら特定の原子だけを选択的に出し入れする「トポケミカル反応」は、物性を制御できる手法として広く用いられてきました。しかし、従来は金属サイトの数や配置を保つ「1:1対応」が前提とされ、骨格自体の再構成は不可能と考えられてきました。京都大学大学院工学研究科の樋口涼也 修士課程学生、石田耕大 同博士課程学生（研究当時）、高津浩 同准教授、陰山洋 同教授らの研究グループは、京都大学理学研究科、ボルドー大学、ファインセラミックスセンター、東北大学、桂林理工大学との共同研究により、「1:1対応」を破る新しいトポケミカル反応を世界で初めて実现しました。

本研究では、モリブデン（Mo）とタンタル（Ta）を含む层状酸化物にアンモニア処理を施し、MoO₄四面体构造の２层がMoO₆八面体の1层へと変换される「2:1构造再编」に成功しました。変换后の八面体层内には、Mo原子がカゴメ格子と呼ばれる特异な二次元构造を形成し、量子物性の発现を示唆する结果を确认しました。この成果は、トポケミカル反応による构造変换が"骨格再构成"へと进化し得ることを示す初の事例であり、低温合成で到达可能な构造自由度の飞跃的拡大を意味します。今后の量子机能材料の设计に新たな指针を与えるものであり、量子コンピュータや省エネルギー电子デバイスへの応用も期待されます。

本研究成果は、2025年7月24日（现地时间）に国际学术誌「Journal of the American Chemical Society」のオンライン版に掲载されました。

本研究の発见：四面体构造の2层が八面体の1层へと変换される新しいトポケミカル反応

【论文情报】

タイトル：Topochemical Reaction Involving Double-to-Single Layer Conversion: Mo₃Ta₂O₁₀N with a Kagomé Lattice（2层から1层への変换を伴うトポケミカル反応: カゴメ构造をもつMo₃Ta₂O₁₀N）
著　　者：Ryoya Higuchi, Kohdai Ishida, Cédric Tassel, Baptiste Vignolle, Daichi Kato, Kantaro Murayama, Hsin-Hui Huang, Akihide Kuwabara, Shunsuke Kobayashi, Yusuke Nambu, Hiroyasu Matsudaira, Shunsaku Kitagawa, Kenji Ishida, Congling Yin, Hiroshi Takatsu, and Hiroshi Kageyama
掲 載 誌：Journal of the American Chemical Society
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