東京大学大学院新領域創成科学研究科 物質系専攻

　現在の私の研究テーマを一言で言うと、「正20面体クラスター固体の統一的描像の構築と、"クラスター固体"という概念の構築」ということになる。もちろん日常的には、幾つもの具体的なテーマを設定して研究を行っているが、大学での研究の目標は学問の構築であり、個々のノウハウの蓄積だけではなく、「描像」や「概念」を作り上げて行くことだと考えている。
　私の趣味の一つは、「言葉による自己表現」である。狭い意味では「詩」であり、広い意味では学会での発表や論文も含まれる。絵画や音楽に、人類始まって以来の歴史があるように、人間には自己表現への欲求があると思う。自分の感じたことや考えを、巧く表現できたときの満足感が好きである。

　�V族のボロンやアルミニウムの正20面体クラスターが、中心の1原子が存在するかどうかで、金属結合的になったり、共有結合的になったりすることを見出し、「金属結合−共有結合転換」を提案した。結晶の周期性と共存できない対称性を持った、このクラスターを構造単位とし、ボロンやアルミニウムを主体とした化合物は、金属から半導体まで、結晶から準結晶まで、連続的に様々な相が存在し、多様性に富んだ物質群である。両物質群を正20面体クラスター固体として位置付け、構造解析、分子軌道法やバンド計算による電子状態解析、ＭＥＭによる電子密度分布測定、電気伝導・熱伝導・熱電能・磁化率等の物性測定を行い、統一的描像の構築を試みてきた。特に、アルミ系準結晶合金に、共有結合が存在することを明らかにし、この合金群の電子構造を半導体として解明する道を切り開いた。両物質群の応用では、金属と半導体と分子固体の利点を併せ持つ材料として、「強く強固なクラスターが弱く結合した固体」という、新しい熱電変換材料の性能向上の設計指針を生み出した。他にも、この物質群の特徴を生かして、高抵抗チップ材料や超伝導材料の開発も試みている。さらには真空中に孤立したクラスターの研究へも展開している。これらは、「比較学融合」や「異分野視点学融合」の一試行である。

1) H. Hyodo, A. Nezu, K. Soga, and K. Kimura, "Self-compensation property of β-rhombohedral boron with high Li concentration", Solid State Sci. 14, 1578 (2012).
2) Y. Miyazaki, J. T. Okada, E. Abe, Y. Yokoyama, and K. Kimura,"Quasicrystalline Tenfold Society Symmetry Order in Boron Compounds", J. Phys. Soc. Jpn. 79, 073601 (2010).
3) Y. Takagiwa, Y. Matsubayashi, A. Suzumura, J.T. Okada, and K. Kimura, "Thermoelectric Properties of Binary Semiconducting Intermetallic Compounds Al2Ru and Ga2Ru Synthesized by Spark Plasma Sintering Process", Material Transactions 51, 988 (2010).
4) Y. Takagiwa, T. Kamimura, S. Hosoi, J. T. Okada, and K. Kimura, "Thermoelectric properties of polygrained icosahedral Al71-xGaxPd20Mn9 (x = 0, 2, 3, 4) quasicrystals", J. Appl. Phys. 104, 073721 (2008).
5) K. Kimura, J. T. Okada, H. Kim, T. Hamamatsu, T. Nagata, and K. Kirihara, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 886, 231 (2006).
6) K. Kirihara, T. Nagata, K. Kimura, K. Kato, E. Nishibori, M. Takata and M. Sakata, "Covalent Bonds and Their Crucial Effects on Pseudogap Formation in α-Al(Mn,Re)Si Icosahedral Quasicrystalline Approximant", Phys. Rev. B 68, 014205 (2003).
7）M. Fjimori,T. Nakata, T. Nakayama, E. Nishibori, K. Kimura, M. Tanaka, and M. Sakata, "Peculiar Covalent Bonds in α-Rhombohedral Boron", Phys. Rev. Lett. 82, 4255 (1999).
8）K. Kimura, M. Takeda, M. Fujimori, R. Tamura, H. Matsuda, R. Schmechel, and H. Werheit, "A Unified Picture for Icosahedral Cluster Solids in Boron-based and Aluminum-based Compounds", J. Solid State Chem. 133, 302 (1997).
9）K. Kimura and S. Takeuchi: Quasicrystals: The State of the Art edited by P.J. Steinhardt and D.DiVincenzo (World Scientific, 1991) p.313; second ed., p.325 (1999).
10）K. Kimura, H. Iwahashi, T. Hashimoto, S. Takeuchi, U. Mizutani, S. Ohashi, G. Itoh, J. Phys. Soc. Jpn. 58, 2472 (1989).

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