バルク氷の水素結合の制約を超えた新たな界面誘起プロトン物性の開拓と制御に向けた大きな一歩！

私たちは、空間反転対称性の破れたプロトン配置に敏感な二次非線形分光法(和周波発生振動分光法)と、分子・原子スケールでの精密な界面変調・修飾技術を組み合わせることで、結晶氷の水素結合ネットワークにおける強相関多体プロトン系の物性を変調・制御する方法論を確立しました。

今回の研究では、互いに強く相関し幾何学的フラストレーションを内在する『結晶氷中の多体プロトン系』をモデルとして上記の実証を行いました。具体的には、ヘテロエピタキシャル成長させたしたメゾスケール厚さの結晶氷薄膜において、高温プロトン秩序層の出現と消失(及びその相転移挙動)を、わずかオングストロームスケールの厚さの界面エンジニアリングにより劇的に変調・制御可能であることを見出しました。

Tuning the thermodynamic ordering of strongly correlated protons in ice by angstrom-scale interface modification

Norihiro Aiga, and Toshiki Sugimoto

Communications Materials誌より2024年9月30日に出版

https://doi.org/10.1038/s43246-024-00648-4

#表面界面物性 #熱力学第三法則 #強相関陽子系 #プロトン物性 #界面水 #氷 #ヘテロエピタキシャル成長 #非線形分光

https://x.com/SugimotoGroup/status/1840665100493201613

https://x.com/SugimotoGroup/status/1840661913648435602