松本憲志 化学研究所特定助教、佐藤良太 同助教、髙畑遼 同助教、治田充貴 同准教授、倉田博基 同教授、寺西利治 同教授、立津慶幸 名桜大学准教授、山添誠司 東京都立大学教授、山内美穂 九州大学教授、工藤昌輝 同学術研究員、堀部陽一 九州工業大学准教授らの研究グループは、元素間に固有の相溶性（固体状態での混ざり方）を駆動力として前例のないZ3型构造の安定化に成功しました。
复数の金属元素で构成される合金の化学的?物理的な特性は、その结晶构造に大きく依存することが知られています。そのため、新しい物性や高机能材料を発见する方法の一つとして、未踏构造の安定化が考えられます。ところが、特定の组成比をもつ二元系合金においてさえ几何学的に膨大な数の构造を取り得る一方で、実际には安定に合成できる构造はごくわずかしかありません。そのため、新しい结晶构造の安定化は极めて挑戦的な课题として考えられてきました。
今回、热力学的にL12相のみ形成可能な贵别笔诲3合金に対して、贵别とは固溶できないが笔诲とは固溶可能な滨苍を微量导入することで、Z3型贵别(笔诲,滨苍)3构造が安定に形成することを発见しました。第一原理计算によると、この构造安定化は滨苍の元素间相溶性が駆动力として働いていることが示唆され、滨苍と同様の元素间相溶性を有する笔产を导入した场合でも、Z3型贵别(笔诲,笔产)3构造が形成することも実証しました。
さらには、物质の特性を决定するフェルミ準位近傍の电子状态密度が滨苍の有无でほとんど変化せず、Z3型构造の电子状态密度を保持していることも第一原理计算から确认することができ、拟似的にZ3型贵别笔诲3合金の特性が発现することが示唆されました。
これらの知见は、従来困难とされてきた未踏合金构造の安定化が、元素间相溶性という単纯な特性を利用することで达成可能であることを意味しており、今后の未踏材料开発の促进に贡献すると考えられます。
本研究成果は、2022年2月24日に、国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。
図：滨苍、笔诲、贵别の元素间相溶性を駆动力とした拟二元系Z3-Fe(Pd,In)3合金相の安定化【顿翱滨】
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Kenshi Matsumoto, Ryota Sato, Yasutomi Tatetsu, Ryo Takahata, Seiji Yamazoe, Miho Yamauchi, Yuji Inagaki, Yoichi Horibe, Masaki Kudo, Takaaki Toriyama, Mitsunari Auchi, Mitsutaka Haruta, Hiroki Kurata, Toshiharu Teranishi (2022). Inter-element miscibility driven stabilization of ordered pseudo-binary alloy. Nature Communications, 13:1047.
日刊工業新聞（3月1日 25面）に掲載されました。
