光機能材料物理学分野・小野教授の成果がプレスリリースされました

【2025年2月21日（金）】

光機能材料物理学分野・小野円佳教授の成果がプレスリリースされました。

大量の情報を伝送する光ファイバー製造に必要な最適圧力を実験で確認

─ 情報化社会でさらに高速・大容量を伝送できるファイバー開発に朗報 ─

【発表のポイント】

• 光の透過性を高めるため、シリカガラス^（注1）の透明度向上に必要な圧力が予測値の約5分の1で済むことを、初めて実験で実証しました。
• 圧縮によるシリカガラスの透明度向上の鍵が、中距離の秩序構造の消失であることを明らかにしました。
• 工業的な大量生産化や光学材料・先端技術分野での応用が期待されます。

【概要】

人工知能（AI）の急速な普及とデジタル革命の進展により、情報爆発の時代を迎えています。この情報伝達の要となるのが光通信ファイバーであり、その主材料であるシリカガラスの透明度を高めることで、より多くの情報を効率的に伝送することが可能となります。これまで、溶融状態のシリカガラスを0.2万気圧で圧縮し、急冷により固めると透明性が向上することは知られていました。しかし、それ以上の圧力をかけた場合にガラスがどのような構造になるのか、また透明性がどのように変化するのかを実験的に明らかにした例はこれまでありませんでした。計算による予測では、圧力を4万気圧まで上げることで、ガラスの構造が変化し、透明度が最も高くなるものの、それ以上の圧力では透明度が逆に低下すると予測されていました。

東北大学大学院工学研究科応用物理学専攻の小野円佳教授らの研究グループは、実験的に約1万気圧までの圧力範囲でガラスを作成し、ガラスの構造や透明度を調べました。すると、計算で予測されていた構造の変化が0.8万気圧程度で生じ、透明度も最高になることが観測されました。本研究成果により、シリカガラスの透明度向上に必要な圧力が計算による予測値の約5分の1で済むことが実証されました。これは、光学材料や先端技術分野での新たな応用を切り拓くものです。

本成果は、2月21日付で科学誌NPG Asia Materialsに掲載されました。

【論文情報】

○タイトル：Direct Observation of the Topological Pruning in Silica Glass Network; the Key for Realizing Extreme Transparency
○著者： Madoka Ono*, Yasuhito Tanabe, Masaya Fujioka, Hiroki Yamada, Koji Ohara, Shinji Kohara, Masanori Fujinami and Junji Nishii
*責任著者：東北大学大学院工学研究科応用物理学専攻　教授　小野円佳
掲載誌：NPG Asia Materials
DOI：10.1038/s41427-025-00589-5

・東北大学HP：https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2025/02/press20250221-01-glass.html

・東北大学研究成果ウェブサイト：https://web.tohoku.ac.jp/research/

・東北大学 工学研究科・工学部研究成果ウェブサイト：https://www.eng.tohoku.ac.jp/r-showcase/

・東北大学工学研究科・工学部X：https://x.com/eng_TohokuUniv/status/1892755620073525495

・応用物理学専攻X：https://x.com/ApplPhysTohoku/status/1892757859294990666