유리는 옛부터 우리의 삶에 계속 이용되고 있어 빼놓을 수 없는 재료의 하나가 되고 있지만, 원료의 액체를 급냉하여 제작되기 위해서, 그 구조는 원자 배열의 규칙성을 잃고 있다 .높은 구조 질서를 가진 유리의 합성은 재료 개발의 새로운 기축이 될 것으로 기대되지만, 지금까지 흐트러진 원자 배열을 가지는 유리의 구조 연구는 곤란해지고, 그 구조 제어가 늦어져 왔다.

　이번, 본 연구자들은, 대형 방사광 시설 SPring-8을 비롯한 양자 빔 시설을 이용한 실험으로부터, 1200℃ 한편 7.7만 기압이라는 고온·고압 하에서 실리카(SiO2) 유리를 합성하면, 현재 까지 보고되고 있는 유리 중에서 가장 간격이 갖추어져 있는, 즉 세계 제일 구조 질서가 있는 유리가 완성되는 것을 발견했다.최첨단의 토폴로지컬 해석에 의해, 유리가 갖는 원자의 링 구조가 고온에서의 압축에 의해 변형하면서 형성됨으로써, 원자 서열이 질서화된다는 메카니즘도 밝혀졌다.

　또, 세계 제일 구조 질서가 있는 유리의 원자의 움직임을 측정한 결과, 같은 조성·밀도의 실온에서 합성된 구조 질서가 없는 유리와는 다른 것을 알 수 있고, 유리의 원자의 움직임 방법이 구조 질서에 의해 심지어 큰 영향을 받았다는 것을 발견했다.

　이번에 얻은 지견으로부터 온도와 압력을 구사한 유리의 구조 제어에의 길이 열리고, 향후는 신규 고굴절률 유리나 고강도 유리, 고성능 광섬유의 합성을 향한 응용이 기대된다 .

　본 연구팀에는 교토대학 외에 물질·재료연구기구, 바스대학, 와세다대학, 도쿄공업대학, 기후대학, 히로사키대학, 도쿄대학, 류큐대학, 라우에·란쥬반 연구소, 쓰쿠바대학, 오크리지 국립연구소, 러더퍼드 애플턴 연구소, 이화학연구소, 노르웨이 과학기술대학, 산업기술종합연구소, 리츠메이칸대학, 고휘도 광과학연구센터 등이 이름을 올리고 있으며, 국내외 많은 연구자들의 힘 에 의해 성과를 얻었다.

논문 정보:【NPG Asia Materials】Structure and properties of densified silica glass: Characterizing the order within disorder