隙間や空孔が多いと、「軽く」「表面積の大きい」材料となります．その分、強度は犠牲になるわけですが、前者のメリットの大きい分野ではスカスカな材料が好まれます．このように空孔が無数に含まれた機能材料を総称して多孔質材料と呼びます．

２種類以上の原子（または分子）が結晶を形成する際に、一方がホストとなって様々な多面体を含んだ三次元的な骨格構造を形成し、もう一方がゲストとしてその骨格に内包されたような結晶構造を持つ物質をクラスレート（Clathrate）と呼びます．ゲストは大きな…

ペロブスカイトの結晶構造は非常に対称性の高い立方晶系をとっています．その堅牢な外見に反して、ペロブスカイトはとても柔軟に結晶構造を変化させることが出来るのです．

金属間化合物において、まさしくスターと言える代表的な結晶構造として知られるのがThCr2Si2]型構造です．豊富な元素の組み合わせを持ち、高温超伝導体（や重い電子系物質、磁気冷凍材料などの極めて興味深い物性を示す材料も多くあります．

ケテラーの三角形のうち、イオン結合と金属結合に位置する領域にZintl相があります．Zintl相の化合物は、イオン結合と金属結合の中間的な性質を示し、イオン結晶にも金属にも分類できません．半導体的な電気伝導を示し、融点が高く、セラミックス（酸化物絶…

ドロドロの溶融状態から超急冷することで得られるアモルファス金属は、既存の結晶性金属よりも強度に優れ靭やかであり、錆びにくく、磁気特性に優れるという大きな特徴がありました．さらに、加工性に優れる金属ガラスの発見により応用化が一気に進み、様々…

Lavesは様々な金属間化合物の結晶学的関連性に関する重要な知見を発表しました．発見から100年近くが経ち、ラーベス相に属する物質は非常に多く発見され、優れた水素吸蔵特性、耐摩耗性、磁歪、磁気熱量効果を示すものがあり、実際に製品化されている材料も…

パイライトとマーカサイトは、いずれも鉄の硫化物（FeS2）からなる鉱物です．パイライトは黄鉄鉱、マーカサイトは白鉄鉱とも呼ばれます．パイライト構造およびマーカサイト構造はいずれもS2ダイマーが構造中に含まれるという共通点があります．

ホイスラー合金と呼ばれる物質は、今日では1000種類を超える組成が報告されています．磁性材料、電子材料、熱電材料として注目される物質も多く、実用化もされています．多様な物性は価電子数という単純な概念によって整理されます．

パイロクロア構造は、化学・物理の両分野で頻繁に顔を出します．特に磁性体としての研究が顕著で、現在もなお物性物理の中心に位置しています．カギを握るのはパイロクロア格子の存在であり、磁気フラストレーションに起因した様々な物性の舞台となります．

ナノシートとは、ナノスケールかつシート状の物質を意味します．シート状（板状）であるため、厚さがナノメートル（nm）レベルかつ横方向の長さが厚さの数倍から数千倍の大きさを持ちます．ナノシートは究極の二次元材料であり、三次元材料とは大きく異なる…

今世紀の偉大な発明として、ナノテクノロジー、情報技術、バイオテクノロジーなどが挙げられます．ナノテクノロジーの中でも２次元ナノ材料は、基礎的にも応用的にも大きな注目を集めています．二次元材料には有機物、生物由来、金属、セラミックスなどの種…

金属元素の組み合わせによって「混ざり合うもの」と「混ざり合わないもの」が存在します．William Hume-Rotheryは過去の膨大な実験データを整理し、固溶体が形成するための要因を見出しました．この規則は今日、Hume-Rothery則と呼ばれます．

ABX3 の組成でA,Bがカチオン、Xがアニオンを担当するのがペロブスカイトなわけですが、逆ペロブスカイトではその役割が入れ替わります．すなわち、Na3OClのように、Xにカチオン種、A,Bにアニオン種が入ります．ペロブスカイトが多様な機能を示すことから予想…

窒化鉄はあらゆる磁石の中で最大の磁力を示し、しかも非常に安価かつ資源的に豊富な鉄と窒素のみから構成されます．しかし、1972年の初報以来、実験の再現性に問題を抱えており、一時は幻の磁石と考えられていました．

ルチルとは二酸化チタン（TiO2）からなる酸化物鉱物の一種です．ルチルの結晶構造をルチル構造と呼び、AB2の組成を持つ二元系物質でよく見られます．

1972年、酸化チタンと白金からなるセルに紫外光を照射すると、水が水素と酸素に分解される現象が報告されました．光触媒の仲間が増えてなお、TiO2は光触媒の代表として君臨しています．安価、安定、無毒であり、産業的に利用する上でのメリットが大きいです．

水素吸蔵合金は、その名の通り水素の吸蔵が可能な合金材料であり、輸送・貯蔵の簡易さから注目を集めています．材料によっては、自身の体積の１０００倍もの水素を吸うことができます．

イオン結晶中の静電エネルギーを計算したものが、今回の主題であるマーデルング定数です．マーデルング定数の計算では、あるイオンの周りにあるイオンによる静電エネルギーを全て足し合わせることによって構造の安定性を判断します．

世の中には、正方格子や三角格子だけでなく、多種多様な格子が考案され、現実の物質で実現しています．単純な磁気秩序だけではなく，時として量子スピン液体、スピンアイス、スピングラスなど時にエキゾチックな磁気物性の舞台となることが知られています．…

希土類磁石は、希土類元素と遷移金属元素の合金（あるいは金属間化合物）磁石と定義され、しばらく新材料の途切れていた磁石業界復権の鍵となりました．サマコバ磁石は、最初に発見された実用的な希土類磁石です．

イオン結合性の物質において、どのような結晶構造が実現するか、あるいは実現しないかを明示した５つの経験則をポーリングの原理と呼びます．ポーリングの原理では、結晶構造中でカチオン（アニオン）がどのような局所構造にあるかを規定します．

現在の磁石の頂点に座しているのがネオジム磁石です．ネオジム磁石の性能他の磁石の追随を許しません．ネオジム焼結磁石の生産量は年10万トンを超え、しかも年々生産量が増大しています．現在の磁石の市場は、安く低性能なフェライト磁石と高価で高性能なネ…

チタン酸バリウムは代表的な誘電材料（電気を蓄える材料）であり、その優れた誘電性、強誘電性、圧電性により、セラミックコンデンサやサーミスタ、圧電素子など様々な用途に使用されています．

一つの物質中に酸素アニオンと水素アニオンの両方のアニオンを含む物質が数多く知られ、酸水素化物と呼ばれます．安定な酸化物と不安定な水素化物を組み合わせた物質はどのような性質を示すのでしょうか．

グラフェンは、炭素原子がハニカム状の二次元層を組んだ、原子一層分の厚みしか無い究極の二次元材料です．革新的な材料であるにも関わらず、黒鉛（グラファイト）をセロテープで剥がすという冗談のような方法で製造されました．

孤立電子対（非共有電子対）は、目には見えませんが分子の形状や水素結合の形成を通じてその存在をアピールしてきます．孤立電子対の役割は構造を歪ませるだけではなく、様々な物性に顔を出します．

スピネルとは、マグネシウム（Mg）とアルミニウム（Al）からなる酸化物の天然鉱物であり、MgAl2O4の組成で表されます．スピネルの結晶構造をスピネル構造とよび、AB2O4の組成を持つ三元系物質でよく見られます．酸化物だけではなく、硫化物や窒化物でもスピ…

これまでの合金はメインとなる元素を決めていましたが、ハイエントロピー合金では主役を定めず、複数の元素を比較的高濃度（多くは等濃度）で混合します．ハイエントロピー合金は、従来の合金よりも強度に優れるとされるほか、従来の合金では見られない様々…

半導体はバンドギャップで区分されますが、伝導バンド・価電子バンドの相対位置も同じくらい重要です．電池の電極材料や太陽電池などでもバンド位置は常に意識されます．