東北大、五角形のグラフェンを発見―ユニークな新素材の開発に期待

　東北大学の川添良幸教授の研究グループは、第一原理シミュレーション計算により、通常のグラフェンとは全く異なる物性を持つペンタグラフェン（五角形のグラフェン）の理論設計に成功した。

　グラフェンは炭素原子が六角形に結合したハニカム格子を作っているナノ構造体で、2010年にはグラフェンに関する成果で英国の研究者がノーベル賞を受賞している。

　今回の研究では、スーパーコンピュータを活用した第一原理シミュレーション計算によって、ペンタグラフェンの原子構造を決定した。さらに、物理・化学的な性質を調べたところ、可視光を全て透過すること、一方向に圧力をかけると垂直方向にも縮むこと、少量の電子を追加すると超伝導体が実現出来ることなどが明らかになった。

　これらの性質は、酸化亜鉛に替わる透明半導体が実現出来ること、ペンタグラフェンを通常の材料に混合すれば圧力をかけても伸び縮みしない新材料が作れることなどを意味する。今後、ペンタグラフェンが実験的に合成されれば、そのような物性が実現できる。

　研究グループは、ペンタグラフェンが炭素だけでできる材料であるため、輸入に頼ることもなく日本が独自の開発を行なえる材料として期待されるとしている。

　なお、この内容は「PNAS」に掲載された。論文タイトルは、「Penta-graphene: A new carbon allotrope（ペンタグラフェン；新炭素同素体）」。