研究成果のポイント

1. 電子材料や水素吸蔵材料として利用できる優れた特性を持つ物質として理論的にその存在が予想されていた二次元（シート状）物質「ホウ化水素シート（ボロファン）」を生成することに成功しました。
2. 二ホウ化マグネシウムと呼ばれる物質を原料として用い、これに含まれるマグネシウムの正イオンを水素の正イオンと交換することにより、ホウ素と水素の組成比が1：1のホウ化水素シートが室温・大気圧下という温和な条件で生成することを見出しました。
3. ホウ化水素シートはプロトンを保持しており200℃以上で水素を放出するため、予測されていた電子材料や水素吸蔵材料以外にも、固体燃料や固体酸触媒としての応用が期待できます。

国立大学法人筑波大学 数理物質系 近藤剛弘 准教授、国立大学法人東北大学 材料科学高等研究所 藤田武志 准教授、国立研究開発法人 物質・材料研究機構 Nguyen Thanh Cuong ICYS-Namiki研究員、同 冨中悟史 主任研究員、および国立大学法人東京工業大学 細野秀雄 教授らの共同研究グループは、二ホウ化マグネシウムと呼ばれる物質を原料に用いた、これまでにない新しいシート状物質（ホウ化水素シート）の生成に成功しました。ホウ化水素シートはボロファンという通称名で既に理論的にその存在が予想されており、新しい水素吸蔵材料や電子材料としての優れた特性が期待されていました。本研究は、この物質の生成を初めて実現したものです。　

本研究では、二ホウ化マグネシウムに含まれるマグネシウムの正イオンを水素（H）の正イオン（プロトン）と交換することにより、これまでに無い、水素とホウ素のみで構成される新しい二次元物質が、室温・大気圧下という温和な条件で生成することを見出しました。この物質は負に帯電したホウ素（B）の二次元シート骨格とプロトンとにより構成され、H：B=1：1の組成比であることがわかり、「ホウ化水素シート」と名付けました。

ホウ化水素シートはプロトンを保持しており、200℃ から1200℃の幅広い温度範囲で水素分子を放出するため、理論予測されていた電子材料や水素吸蔵材料以外にも、固体燃料や固体酸触媒としての応用が期待できます。今後、既存材料との組み合わせにより資源・エネルギー・環境に関する様々な問題を解決する新しい材料としての利用が期待されるほか、他の二ホウ化金属や得られたホウ化水素シートをスタート物質として用いることにより、別の新しい二次元物質群の生成も期待されます。 　

本研究の成果は、2017年9月19日付「Journal of the American Chemical Society」でオンライン先行公開されました。

密度汎関数法で計算した図3Dで示すホウ化水素シートモデル構造の（A）バンド図、（B）光吸収スペクトル、（C）赤外吸収スペクトル

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

近藤 剛弘（こんどう たかひろ）
筑波大学 数理物質系　准教授
E-mail：takahiro*ims.tsukuba.ac.jp（*を@に置き換えてください）
Tel：029-853-5934