自己修復材料の分野が急速に発展していることが、1月3日付の米科学誌「サイエンス・デイリー」のウェブサイトに掲載された。イスラエル工科大学の科学者たちは、自己修復が可能な環境に優しいナノ結晶半導体を開発した。研究では、「double perovskite」（ダブルペロブスカイト）と呼ばれる物質群が、電子線照射によって損傷を受けた後、自己修復性を示すことが明らかになった。この研究成果は、米国の学術誌「Advanced Functional Materials」（先端機能材料）に掲載された。1839年に初めて発見されたこの材料は、ユニークな電気光学特性を持ち、エネルギー変換効率が非常に高く、しかも安価に製造できるため、高効率の太陽電池への応用が期待されている。
記事によると、研究者は電子顕微鏡イメージングを用いて材料の中の原子の動きを観察し、「Lead-Free Perovskite」（鉛フリーペロブスカイト）の自己修復性を発見することができたという。100℃に加熱して数分間保持し、透過型電子顕微鏡で粒子を観察したところ、顕微鏡で使用する高電圧の電子ビームによってナノ結晶に割れや穴が開いていることがわかった。そして、その穴が周囲の物質とどのように相互作用し、その中でどのように動き、変形していくのかを探ることができた。
研究者たちは、電子顕微鏡で撮影した数十本のビデオを分析し、結晶の内部で何が起こっているのか、その活動状況を確認した。その結果、正孔はナノ結晶内を自由に動き回るが、その端を避け、ナノ粒子内のエネルギーが安定している場所に移動することがわかった。そこで、ナノ結晶の表面が有機分子で覆われているため、正孔が内側に移動していると推測された。有機分子を取り除くと、結晶が自動的に押し出され、表面に押し上げられることで、最初の構造に戻り、自己修復することができるのだ。
この発見は、ペロブスカイトナノ粒子の自己修復過程を理解する上で重要なステップであり、ソーラーパネルやその他の電子デバイスへの応用への道を開くものであると、この記事では指摘している。
