負熱膨張材料の安全でクリーンな合成法を開発～環境負荷の低減、精密機器の熱制御に適した微粒子化に成功～

2026/06/18　 科学技術振興機構（JST）　

2026（令和8）年6月18日

東京科学大学
神奈川県立産業技術総合研究所
大阪公立大学
京都大学
科学技術振興機構（JST）

負熱膨張材料の安全でクリーンな合成法を開発

～環境負荷の低減、精密機器の熱制御に適した微粒子化に成功～

ポイント

  • 負熱膨張材料の安全かつクリーンな新しい合成手法「共沈酸化同時プロセス」を開発
  • 有害な窒素酸化物（NOx）の排出や爆発のリスクがある酸化剤を使わない画期的な手法
  • 負熱膨張材料のみならず、超伝導物質などの機能性酸化物への応用が可能

東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院 自律システム材料学研究センターの西久保 匠 特定助教（兼 神奈川県立産業技術総合研究所 常勤研究員）、東 正樹 教授、米国 ノースウェスタン大学のケネス・ポッペルマイヤー 教授らの研究グループは、加熱すると体積が収縮する「負熱膨張」という性質を持つペロブスカイト型酸化物 BiNi1-xFexO3の、安全かつクリーンな新しい合成手法を開発しました。

負熱膨張材料は、半導体製造装置や光学機器といった極めて高い精度が求められる分野での活用が期待されていますが、負熱膨張材料BiNi1-xFexO3の従来の合成では、有害な窒素酸化物（NOx）の排出や爆発のリスクを伴う酸化剤の使用が避けられず、安全性・環境負荷の面で大きな課題がありました。

本研究では、逆共沈法と次亜塩素酸イオン（ClO?）による同時酸化を組み合わせた新プロセス「共沈酸化同時プロセス」を開発しました。高度に酸化された非晶質前駆体を用いることで、酸化剤を添加することなく、短時間かつ低温での合成に成功しました。また、この手法によって材料の微粒子化が可能となり、広い温度範囲で安定して機能する優れた負熱膨張特性を引き出すことに成功し、さらに、他の機能性酸化物の合成にも応用できることも見いだしました。今回の研究成果は、半導体製造装置や光学機器などの分野において、より広範囲かつ安定した熱膨張制御を実現し、機器のさらなる高性能化に寄与するだけでなく、高温超伝導体をはじめとする他の機能性酸化物の合成にも応用可能です。

本研究には、米国 ノースウェスタン大学のライアン・パウル 博士、東京科学大学 物質理工学院 材料系の廣岡 孝聡 大学院生、松野 夏奈 大学院生、前林 航紀 大学院生（いずれも研究当時）、同大学 総合研究院の山本 隆文 特定教授（現 京都大学 理学研究科 教授）、大阪公立大学 大学院工学研究科の森 茂生 教授、笠井 秀隆 准教授、丁 炯 特任研究員が参加しました。

本研究成果は、2026年6月18日（現地時間）付で「Journal of the American Chemical Society」に掲載されました。

本研究の一部は、科学技術振興機構 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」（課題番号 JPMJCR22O1）、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」、日本学術振興会 科学研究費助成事業（課題番号JP18H05208、JP19H05625、JP20K15171、JP21K18891、JP24K17509）、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、アメリカ国立科学財団（課題番号 DMR-1904701）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＞

“Synthesis of unusually high valent perovskite oxide from highly oxidized co-precipitation precursor”
DOI：10.1021/jacs.6c04051

＜お問い合わせ＞

  • ＜JST事業に関すること＞

    安藤 裕輔（アンドウ ユウスケ）

    科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
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    Tel：03-3512-3531 Fax：03-3222-2066
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  • ＜KISTEC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」に関すること＞

    神奈川県立産業技術総合研究所 研究開発部

    Tel：044-819-2034
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    取材申し込みページ：https://www.isct.ac.jp/ja/001/media

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    京都大学 広報室 国際広報班

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    E-mail：commsmail2.adm.kyoto-u.ac.jp

    科学技術振興機構 広報課

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    E-mail：jstkohojst.go.jp

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