工学部研究紹介 研究詳細

無機結晶材料の原子レベル構造を科学する
菱沸石中の細孔内における水分子と交換性陽イオンの結晶学的配置。owが水分子中の酸素原子、Caが交換性陽イオンを示しています。
電気伝導性や熱的性質など物質がもつマクロな機能性は、その物質中の原子配列や熱振動など原子レベルでのミクロな構造、すなわち、結晶構造と密接に関係しています。結晶構造を詳しく調べることによって、物質の機能性発現の原因やメカニズムを明らかにし、材料設計する際の有力な結晶学的指針を得ることが可能になります。
われわれは、単結晶X線回折法による精密な結晶構造解析を主要なツールとして、さまざまな無機結晶材料の機能性と結晶構造の関係を明らかにするための研究を行っています。一例として、右の図に蓄熱材として有望な天然ゼオライトの一種である菱沸石の結晶構造の一部を示しています。ゼオライト結晶はその結晶構造中に細孔と呼ばれる大きな空洞があるのが特徴です。これまで不明確であった細孔内の水分子と陽イオンの結晶学的な配置を明らかにし、水素結合など水分子と隣接原子との間の相互作用と蓄熱特性との関係を明らかにしました。

中塚 晃彦

Nakatsuka Akihiko

研究関連キーワード
  • 結晶構造
  • 結晶
  • 無機固体化学
  • 機能材料