東京科学大学,神奈川県立産業技術総合研究所,総合科学研究機構（CROSS）,熊本大学,京都大学,科学技術振興機構（JST）

2026（令和8）年9月4日

東京科学大学
神奈川県立産業技術総合研究所
総合科学研究機構（CROSS）
熊本大学
京都大学
科学技術振興機構（JST）

再構成型相転移を利用した巨大負熱膨張物質の開発

～鉛を含まない負熱膨張物質で最大の体積収縮～

ポイント

東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院の酒井 雄樹 特定助教（神奈川県立産業技術総合研究所 非常勤研究員、現 総合科学研究機構 研究員）、西久保 匠 特定助教（神奈川県立産業技術総合研究所 常勤研究員）、東 正樹 教授らの研究グループは、ペロブスカイト型酸化物コバルト酸ビスマス（BiCoO3）を母物質とした非鉛の巨大負熱膨張物質を開発しました。

負熱膨張物質は、極めて高い精度が求められる半導体製造装置や光学機器で生じる、熱膨張による位置ずれや異種材料接合界面の剝離といった問題を解決する材料として期待されています。研究グループは以前、最大の体積収縮を示す負熱膨張物質を開発しましたが（プレスリリース 最⼤性能の巨⼤負熱膨張物質 https://www.titech.ac.jp/news/2023/065732）、この物質は有害な鉛を含むという問題がありました。

本研究では、母物質のBiCoO3のビスマスをランタノイド元素で置き換えた、鉛を含まない負熱膨張物質を開発し、化学結合の切断と再結合を伴う再構成型相転移により、非鉛の負熱膨張物質では最大の6.1％の体積収縮を達成しました。再構成型相転移では20%を超えるような大きな体積変化も報告されているため、今後は同様の相転移機構を利用した超巨大負熱膨張物質の開発が期待されます。

本研究には、東京科学大学（Science Tokyo） 物質理工学院 材料系の高橋 一樹 大学院生（研究当時）、若崎 翔吾 大学院生（研究当時）、三宅 潤 大学院生（研究当時）、小池 剛大 大学院生（研究当時）、長瀬 鉄平 大学院生（研究当時）、畑山 華野 大学院生、山本 隆文 特定教授（現 京都大学 大学院理学研究科 教授）、高輝度光科学研究センターの水牧 仁一朗 主幹研究員（現 熊本大学 大学院先端科学研究部（理学系） 教授）が参加しました。

本研究成果は、2026年9月3日（現地時間）付で、科学誌「Advanced Science」に掲載されました。

本研究の一部は、JSPS 科学研究費助成事業（課題番号：JP19H05625、JP24K08036、JP24K17509、JP24H00374）、JST 戦略的創造研究推進事業 CREST「非晶質前駆体を用いた高機能性ペロブスカイト関連化合物の開発（研究代表者：東 正樹 東京科学大学 教授、課題番号：JPMJCR22O1）」、住友財団・基礎科学研究助成（助成番号：190798）、神奈川県立産業技術総合研究所 実用化実証事業｢次世代半導体用エコマテリアルグループ（東 正樹 グループリーダー）｣、国際・産学連携インヴァースイノベーション材料創出プロジェクト、東京科学大学 総合研究院 フロンティア材料研究所共同利用研究などの支援のもと実施されました。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“6.1% Volumetric Negative Thermal Expansion Induced by the Reversible Reconstructive Phase Transition in Pb-Free Bi1−xLnxCoO3 (Ln: Lanthanoid)”
DOI：10.1002/advs.77022

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