ライス大学チーム､通常の酸化鉄から3原子厚シートを抽出

June, 8, 2018, Houston--最近のガリウムのフラットフォーム発見を受けて､ライス大学の研究者をリーダーとする国際チームが､また1つ2D材料を実現した｡これは､研修者によると､太陽燃料生成の大変革である｡
　ライスの材料科学者､Pulickel Ajayanのチームは､通常の鉄鉱石から3原子厚のヘマティーン(hematene)を抽出し､研究成果は､Nature Nanotechnologyに発表された｡
　ヘマティーンは､特に水を水素と酸素に分離する用途では､効率的な光触媒かもしれない｡また､スピントロニックベースデバイスには超薄磁気材料として働く､と研究者は説明している｡
｢材料合成における最近の進歩で2D磁性は､ますます驚くべき分野になっているが､合成技術は複雑であり､その材料の安定性は限られている｡ここでは､われわれにはシンプルでスケーラブルな方法がある｡ヘマティーン構造は環境的に安定的である｣とAjayanは言っている｡
　同氏の研究室は､ヒューストン大学､インド､ブラジル､ドイツなどの研究者と協力し､自然に生ずるヘマティーンからその材料を剥離する｡これには､超音波処理法､遠心分離､真空アシストフィルタを使う｡
　ヘマティーンは､光触媒特性を持つことがすでに知られていたが､役立てるには十分でなかった｡
　｢効率的な光触媒となる材料は､太陽光の可視光部分を吸収し､電荷を生成してそれを材料表面に送り､所望の反応を実行しなければならない｣ヒューストン大学物理学准教授､Oomman Vargheseは言う｡
　｢ヘマティーンは､紫外から黄色-オレンジまでの太陽光を吸収するが､作り出す電荷の寿命は非常に短い｡その結果､それらが表面に届く前に消えてしまう｣と同氏は説明している｡
　ヘマティーン光触媒は､もっと効率的である｡フォトンが表面の数原子内で負と正の電荷を生成するからである｡新しい材料と二酸化チタンナノチューブアレイをペアにすることで､電子がヘマティーンを離れる簡単な経路が提供され､可視光の吸収がより多くなることを研究者は確認した｡
　また､ヘマティーンの磁気特性は､ヘマタイトの磁気特性とは違うことも研究者は発見した｡天然のヘマタイトは､反強磁性であるが､試験によりヘマティーンが,通常の磁石のように､強磁性であることが分かった｡強磁性では､原子の磁気モメントは同じ方向を指し示す｡反強磁性では､モメントは代わりに隣の原子を指し示す｡
　炭素やその2D形態､グラフェンと違い､ヘマタイトは､非ファン･デル･ワールス材料である､つまり3D結合ネットワークにより結合し､非化学および比較的弱い原子ファン･デル･ワールス相互作用ではない｡
　｢今日までのほとんどの2D材料は､自然に層状に存在し､一般にファン･デル･ワールス固体として知られるバルク材料からとられていた｡3D結合ネットワークを持つバルク先駆体からの2D材料は稀であり､この関連でヘマティーンは大きな意味を持つ｣と論文の共著者､インド､コチン科学技術大学教授､Anantharaman Malie Madom Ramaswamy Iyerは話している｡

(詳細は､www.rice.edu)