固体中の「負の水素」H-イオンの検出法を確立

要点

• NMRの化学シフトによる水素の電荷状態の判別法の問題点を明らかにし是正法を提唱
• 水酸アパタイトを水素処理するとH^-イオンがOH^-の代わりに取り込まれることを立証
• 最もありふれた不純物である水素の役割の解明に有効なツール

概要

東京工業大学応用セラミックス研究所セキュアマテリアル研究センターの林克郎准教授、同元素戦略センターの細野秀雄教授らの研究グループは、固体中に生成される「マイナスの電荷をもった水素」（水素化物H^-イオン）を、核磁気共鳴法（NMR）計測だけで簡単に特定する手法の確立に成功した。NMRによる観測限界を、物質中の水素の周りの空間の大きさと対応付ければ補正できるという発見により実現した。これを用い、歯や骨を構成する物質であるアパタイト中にもH^-イオンが生成することを世界で初めて実証した。

同グループは、これまでにも鉄系超伝導体の転移温度向上やセメント材料を母体とした透明導電膜を得るために固体材料中のH^-の研究に取り組んできた。しかし実際にはH^-の存在を証明するには大規模な研究施設での実験や、多数の間接的な実験証拠を積み重ねる必要があり、多大な労力を要していた。今回、未知のH^-を明らかにする有効な手法を確立したことによって、H^-イオンを含む新しい機能性材料の開発が加速されると期待される。

この研究成果は24日発行の英国の科学誌「ネイチャー・コミュニケーション(Nature Communications)」に掲載された。

論文情報

掲載雑誌名	Nature Communications Article number: 3515 (2014).
論文タイトル	Hydride ions in oxide hosts hidden by hydroxide ions (水酸化物イオンに隠された酸化物母体中の水素化物イオン)
著者	Katruro Hayashi、Peter V. Sushko、Yasuhiro Hashimoto、Alexander L. Shluger、Hideo Hosono (林 克郎、ピーター=スシコ、橋本 康博、アレクサンダー=シュルガー、細野 秀雄)
DOI	10.1038/ncomms4515

アパタイトセラミックスとH^-イオンが取り込まれた局所構造。
赤く塗った信号以外は種々の状態のH⁺(OH^-)に起因する。

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