超高屈折率のカギは常識を覆すガラス構造にあり

超高屈折率のカギは常識を覆す

ガラス構造にあり

―超高屈折率ガラス開発へ新たな道―

平成25年8月3日

東京大学生産技術研究所

プレスリリース

詳細は、リンクを参照して下さい。

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発表のポイント：

◆屈折率2.2を超える無色透明な2種類の

　ガラスの開発に成功し、その高屈折率

　の起源が従来のガラス科学の常識では

　考えられない奇妙なガラス構造に

　あることを突き止めました。

◆ガラスの原子配列を三次元可視化する

　ことで、ガラス化の要因と高屈折率の

　原因を世界で初めて原子レベルで

　明らかにしました。

◆開発したガラスの光学特性は極めて

　優れており、超高精細、高解像度を

　実現する光学レンズとしての応用が

　期待されます。

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発表概要：

　屈折率の高いガラス

（屈折率が1.8以上のもの）は、主にレンズ

として利用されています。

　しかし、無色透明で屈折率の高いガラス

の開発には原理的に高いハードルがあると

考えられていました。

　東京大学生産技術研究所の増野敦信助教、

井上博之教授、高輝度光科学研究センター

の小原真司主幹研究員、

英国 ラザフォード・アップルトン研究所の

Alex C. Hannon研究員、

フランス リトラル大学の

Eugene Bychkov教授らは、

無容器法（注１、図１）を用いることで、

これまでガラスにならないと考えられて

いた希土類酸化物（La2O3）とニオブ酸化物

（Nb2O5）のみからなる組成の新しい2種類

のガラスの開発に成功しました（図２）。

　開発した2種類のガラスはLa2O3の含有量

が多いものとNb2O5の含有量が多いもの

とがあり、いずれも無色透明で、

かつ2.1～2.2という極めて高い屈折率を

示しました。

　本国際共同研究チームは、

高エネルギー放射光X線（注２）と

中性子線（注３）による回折実験と

計算機シミュレーションを組み合わせた

構造解析研究の結果、ガラスに含まれて

いる元素のイオン性が極めて高く、

かつそれらが隙間無く密につまっている

ことが、高い屈折率の直接的な原因である

ことがわかりました。

　そしてその高密度状態が、一般的な

ガラスとは全く異なる局所構造によって

実現されたものであることを原子レベル

で明らかにしました。

　今回の成果は、単に新しい組成のガラス

ができたというだけにとどまりません。

　これまでのガラス科学が想定して

いなかった元素の組み合わせでも

ガラスになること、そしてそれらのガラス

が極めて高い特性を持つことを、

原子レベルで原理的に示しました。

　今回の成果をきっかけとして、今後の

ガラス研究の枠組みが大幅に広がる

可能性があります。

　また、本研究の成果は近い将来、

携帯電話やタブレットPCのカメラの

超高精細化、高解像度化や、内視鏡用の

レンズの小型化に向けた製品開発に

つながると期待されます。

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　素晴らしい成果ですね。

＞高エネルギー放射光X線（注２）と

＞中性子線（注３）による回折実験と

＞計算機シミュレーションを組み合わせた

＞構造解析研究の結果、ガラスに含まれて

＞いる元素のイオン性が極めて高く、

＞かつそれらが隙間無く密につまっている

＞ことが、高い屈折率の直接的な原因

＞であることがわかりました。

　最近の構造解析はすごい。

＞今回の成果は、単に新しい組成のガラス

＞ができたというだけにとどまりません。

＞これまでのガラス科学が想定して

＞いなかった元素の組み合わせでも

＞ガラスになること、そしてそれらのガラス

＞が極めて高い特性を持つことを、

＞原子レベルで原理的に示しました。

　本当に素晴らしい。

＞本研究の成果は近い将来、

＞携帯電話やタブレットPCのカメラの

＞超高精細化、高解像度化や、内視鏡用の

＞レンズの小型化に向けた製品開発に

＞つながると期待されます。

　そうですね。