大阪大学(阪大)は6月5日、超流動ヘリウムという特殊な液体を使い、直径数μmの真球形状をした単結晶を作製することに成功したと発表した。

同成果は、同大大学院 基礎工学研究科の岡本慎也氏(当時博士後期課程学生)、芦田昌明教授らによるもの。同大 ナノサイエンスデザイン教育研究センター、および大阪府立大学と共同で行われた。詳細は、Nature Publishing Groupの「Scientific Reports」のオンライン版に掲載された。

これまでもμmサイズ以下の単結晶を作ることは可能だったが、より大きなものを作ろうとすると、結晶が好む形に成長しようとするため、複数の単結晶が集まった多結晶状態や原子が不規則に並んだアモルファス状態(ガラス)になってしまっていた。

今回、物質に高強度レーザを照射してその表面を破壊あるいは融解させ、原子・分子やそれらの集合体(微粒子など)を作製する手法のレーザアブレーションを超流動ヘリウム中で行うことで、様々な材料の真球単結晶化に成功したという。

今回の成果により、光学顕微鏡で見ることのできるμmサイズで、真球の形状をした単結晶を作ることができるのは大きな成果であるとしている。また、きれいな原子配列がもたらす高い性能と最も対称性の高い形状である球が示す特徴を兼ね備えた真球単結晶には、従来材料を超える新たな機能が期待される。例えば、μmサイズの微小球は光を内部に閉じ込める性能が高く、性能の高い光共振器や効率の良い超小型レーザを実現できる。また、光科学に留まらず多方面への応用も考えられるとコメントしている。

ZnO真球単結晶の走査型電子顕微鏡像