ガラスと結晶 ー原子の配列を制御して光と電気を操ろうー

物5
物質材料工学
機能ガラス工学研究室
別紙５
研究室名：機能ガラス工学研究室
ガラスと結晶 ー原子の配列を制御して光と電気を操ろうー
（分野：無機材料、電池、エネルギー）
（場所：物質材料 1 号棟 4 階 452 号室）
URL http://mst.nagaokaut.ac.jp/amorph
１回当たりのおおよその説明時間
15 分
ガラスと結晶のハイブリッド
実は、水晶と光ファイバーのガラスは全く同じ元素からできているんです！元素が規則正しく配列したものが
水晶などの結晶、液体のようにバラバラのまま固まったものがガラスです。私達の研究室では、ナノメートル
からマイクロメートルという微小な領域で、ガラスの一部分を結晶に変化させることでガラスと結晶の機能を
あわせ持つ新材料を開発しています。結晶に変化させる場所を自在に制御できるので、例えばとても小さなナ
スカの地上絵のコンドルの形の結晶 (全長 1〜2mm) も作れます。このように、ガラス上に形成した結晶の線
により、光を通すとまるで電子回路のように光の流れや位相、ON/OFF を自在に制御できる光回路の実現を
目指しています。自在な形状に結晶を析出させる様子を見てみましょう！
結晶
ガラス
結晶
ガラス
ニューガラスによる光の制御
ガラスは無色透明ですが、ほんの少しの不純物を入れることでキレイな色
がつきます。これがステンドグラスなどでお馴染みの色ガラスです。着色
だけでなく、ガラスの一部を数十ナノメートルの結晶に変化させたニュー
ガラスは、よく光ったり(蛍光)、通常のガラスにはない優れた機能をもつ
ので光を自在に制御できます。
次世代全固体電池
ガラスの一部を結晶に変化させた材料は、次世代の電池材料としても期待され
ています。従来のリチウムイオン二次電池よりも資源が豊富で安価な次世代電
池として期待されるナトリウムイオン二次電池の開発にも力を入れています。
より安全、安価、高性能の電池を実現する全固体型電池を目標に、ガラスを基
にした新しい電極 (正極、負極) や固体電解質を開発しています。
担当学生（出身校）：修士
小高幹矢（新居浜高専）、花川一樹（群馬高専）、下袴田和也（茨城高専）