原子が整然と並んだ“単結晶”に感動

私の研究は、いろいろな元素を組み合わせて「新しい結晶」を育てることです。結晶とは、原子がきれいに並んだ固体で、塩やダイヤモンドもその仲間です。原料を真空のガラス管に入れて高温で溶かし、ゆっくり固める方法のほか、気体の状態から原子や分子を少しずつ積み重ねて結晶をつくることもあります。

どんな方法で育てるかによって、できる結晶の形や性質が変わるところが面白い点です。中に境目のない透明な氷のように原子が整然と並んだ“単結晶”が得られたときは本当にうれしく、何度見ても感動します。

金属で培った結晶づくりの知識が活きる

学生時代、私は鉄や銅などを扱う金属工学という伝統的な学問を学んでいました。そこで「溶かして固める」「組織を制御する」という考え方を身につけました。現在はその知識を活かし、３種類以上の元素を混ぜてつくる「多元系半導体」を研究しています。

多元系半導体の魅力は、元素の組み合わせだけでなく、結晶の中の“組織”にもあります。ここでいう組織とは小さな粒の並び方や異なる相の共存など内部の構造のことであり、これが結晶中の電子や熱の流れを左右します。金属で培った結晶づくりの知識が、最先端の材料開発にもつながっています。

得られた結晶は「創エネ材料」に

こうして得られた結晶は、太陽電池や熱を電気に変えるデバイスを支える「創エネ材料」として研究を進めています。どの元素を混ぜ、どんな組織を設計するかによって、エネルギーをどれだけ効率よく変換できるかが決まります。私は、こうした結晶の研究を通して物質の可能性を探り、エネルギーの未来を支える“次の材料”を自分の手で生み出したいと考えています。