約60年ぶり2例目の単純立方構造の単体結晶を発見

北海道大学 低温科学研究所の榊原 雅也 博士、山﨑 智也 准教授、木村 勇気 教授らの研究グループは、鳥取大学 学術研究院工学系部門の灘 浩樹 教授、北海道大学 大学院工学研究院附属 エネルギー・マテリアル融合領域研究センターの國貞 雄治 准教授と共同で、高分解能の透過電子顕微鏡（TEM）を用いて、電子線照射による化学反応で銀結晶が生成する様子を原子レベルで直接観察することに成功しました。この観察により、ナノサイズの銀結晶ではこれまで知られていなかった単純立方構造が形成されることを明らかにしました。

研究グループは、TEM内でヨウ化銀（AgI）に電子線を照射して分解することで、銀の結晶が融点よりも極めて低温の環境で生成する様子をその場観察しました。その結果、AgIの分解では、通常の銀がとる面心立方構造とは異なり「単純立方構造」をとる銀ナノ粒子が生成することを突き止めました。また、生成した結晶のTEM連続観察から単純立方構造の銀結晶は安定相である面心立方構造の銀結晶に比べて高い化学反応性を示すことが確認されました。さらに、分子動力学シミュレーションおよび第一原理計算から、単純立方構造は孤立した銀結晶では安定でなく、ナノサイズに特有の表面／界面効果によって安定化されている可能性が明らかになりました。本成果は、物質が形成される瞬間を観察しながら未知の結晶構造を探索する新たなアプローチを示すものであり、今後の新材料探索につながることが期待されます。

なお、本研究成果は、2026年10月21日（現地時間）付で、米国化学会の学術誌「Nano Letters」にオンライン掲載されました。