Perspective
材料科学：設計可能な量子固体としての層状ハイブリッド超格子
Nature 635, 8037 doi: 10.1038/s41586-024-07858-3
結晶性固体は、典型的にはロバストな長距離構造秩序を示し、これは、個別最適化の余地に限界があるものの、顕著な電子特性と機能性エレクトロニクスへの応用には不可欠である。対照的に、合成分子系は、高度に調整可能な構造トポロジーと多彩な機能性を提供するが、繊細過ぎてスケーラブルな電子回路集積化には向かないことが多い。これら2つの系を組み合わせれば両方の強みを利用できる可能性があるが、それぞれの化学結合構造や処理条件が全く異なるため集積化を実現することは困難である。二次元原子結晶は、非結合性ファンデルワールスギャップによって隔てられた結晶原子層からなり、既存の共有結合を切断することなく、多様な原子または分子のインターカラントを挿入することができる。これにより、さまざまな電子特性を持つ結晶原子層と、個別に最適化可能な化学組成や構造モチーフを特徴とする自己組織化した原子または分子の中間層とを交互に積層させた、多様な層状ハイブリッド超格子（LHSL）を作り出すことができる。本論文で我々は、LHSL作製の戦略を概説するとともに、LHSLから創発する特性について議論する。LHSLは、汎用性の高い分子設計戦略とモジュール化アセンブリ工程を用いることで、設計可能な三次元ポテンシャルランドスケープを持つモノリシックな人工固体に異なる化学成分や量子特性を織り込むための、非常に高い柔軟性をもたらす。これは、電荷相関、量子特性、トポロジカル相を個別に最適化する今までにない機会を開くものであり、量子情報科学を前進させる豊かな材料プラットフォームを特徴付けている。
