物性物理学：自立型単層アモルファスカーボンの合成と特性
Nature 577, 7789 doi: 10.1038/s41586-019-1871-2
バルクのアモルファス（非晶質）材料は広範に研究され広く使用されているが、その原子配列についての問題はまだ解決していない。バルクアモルファス材料の原子配列は一般的にサッカリアセンの連続ランダムネットワークであると考えられているが、最近の実験的証拠は、アモルファスシリコンの場合、競合する結晶モデルを支持している。しかし二次元材料では、同様の問題の答えはまだ出ていない。今回我々は、レーザーアシスト化学気相成長法によって、乱れたグラフェンとはトポロジー的に異なる、連続的かつ安定なセンチメートルスケールの自立型単層アモルファスカーボンを合成したことを報告する。バルク材料とは異なり、単層アモルファスカーボンの構造は、原子分解能の画像化法によって決定できる。ラマン分光法、X線分光法、透過電子顕微鏡法によって幅広く特性評価を行ったところ、長距離周期性が全く存在せず、3配位構造をとり、結合長、結合角、環の員数（5員環、6員環、7員環、8員環）の分布が広いことが明らかになった。こうした環の分布は、サッカリアセンの連続ランダムネットワークではなく、競合する（ナノ）結晶モデルによく似ている。我々は、単層アモルファスカーボンの特性の密度汎関数理論計算を可能にする、観察結果に基づいた対応モデルを構築した。また、直接測定によって、単層アモルファスカーボンが絶縁体であり、抵抗率の値が、化学気相成長法で成長させた窒化ホウ素に類似していることを確認した。自立型単層アモルファスカーボンは驚くほど安定で、高い破壊強度に至るまで変形し、破壊点から亀裂が伝播しない。この安定な自立型単層アモルファスカーボンの優れた物理的特性は、磁気記録デバイスやフレキシブルエレクトロニクスなどの応用において透過障壁や拡散障壁に有用であることが立証される可能性がある。
