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原子のシート間にはたらく相互作用の観測に成功 ~層状物質の機能発現に関与する電子分布を可視化する~

2018/02/13

筑波大学 数理物質系 笠井秀隆助教らの研究グループは、公益財団法人高輝度光科学研究センターと共同で、原子のシートが積み重なった構造を有する層状物質TiS2(硫化チタン)内の電子の空間分布を、大型放射光施設SPring-8を用いて観測しました。重なっている各シートを構成する原子間の電子密度分布は、密度汎関数理論などの理論計算による高精度な予測が可能で、今回の観測値はこの理論値と非常に良く一致しました。このことから、観測した電子分布の信頼度の高さと、理論予測の正確性が裏付けられました。一方、シートとシートの間を調べたところ、弱い化学結合を示す電子分布が観測されました。シート間の電子分布は理論予測が難しく、複数の方法での計算方法を試みましたが、観測結果を再現することはできませんでした。シート間の電子分布は、層状物質の機能発現に関与していると想定され、今後、この分布を踏まえた層状化合物の実験・理論研究の活性化が期待されます。

図 層状物質TiS2の構造青丸はTi、黄丸はSを表す。これらの原子からなるシートが、相互作用によって積み重なっている。

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