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電池、電子デバイスなどの材料研究に新解析法
熊本大学パルスパワー科学研究所 赤井一郎 教授らの研究グループは、金属、半導体、絶縁体等の広域X線吸収微細構造の解析法に、スパースモデリングを適用し、測定データのみから、観測対象とするミクロ構造と、近接原子の構造ゆらぎや可動性を推定することを可能にした。
電池、電子デバイスなどの機能性部材の新機能発現や性能向上を実現するには、それらを構成する物質の構造とその変化を原子レベルで解明する必要がある。電池に用いられる電極触媒のように、多くの材料はその機能が原子のナノメートルレベルの配位構造に支配されているためだ。
そこで、原子スケールでこのミクロ構造を解析できる「広域X線吸収微細構造（EXAFS: Extended X-Ray Absorption Fine Structure）」測定法が汎用的に使用されている。EXAFS測定法は物質・材料科学だけでなく、合成化学や生命科学、医学などの広い分野で利用されている。
今回の研究では、物質を構成する原子がその化学構造や結合状態を反映して規則的に点在（配位）し、そのため着目する原子から隣接原子までの距離が離散的、まばら（スパース）である事実に着目。そこで、EXAFS測定で得られたスペクトルの解析にスパースモデリングと呼ばれる情報抽出技術を適用した新規解析法を開発した。
その結果、従来は正確な推測が困難だった部分の解析が可能になり、ミクロ構造の事前知識なしで、原子周辺のスパースなミクロ構造と、近接原子の構造ゆらぎや可動性の推定を実現した。
研究グループによると、新規材料研究において物質の構造の推定が可能となり、電池の高機能化や長寿命化などに貢献することが期待されるという。