1つの金属原子に9つもの水素を結合させることに成功―モリブデンなど4種の金属について実証：東北大学/量子科学技術研究開発機構/高エネルギー加速器研究機構ほか
(2017年3月13日発表)
東北大学金属材料研究所と同大学原子分子材料科学高等研究機構の研究グループは3月13日、他の機関の研究者と共同で水素と反応しにくいとされていた金属の原子1つに9つもの水素を結合させることに成功したと発表した。
共同研究には、（国）量子科学技術研究開発機構（QST）、高エネルギー加速器研究機構（KEK）、（株）豊田中央研究所の研究陣が参加した。
水素は、多くの元素と結びついて様々な化合物（水素化物）を作るが、金属の中には単独では水素と結合しにくい元素群がある。
その元素群のことを「ハイドライド・ギャップ」といい、それらの元素は「錯体水素化物」と呼ばれる化合物を形成することで多くの水素原子と結合することができる。
しかし、クロムとその仲間のモリブデン、タングステンは、ハイドライド・ギャップに属するにもかかわらず、錯体水素化物においても水素と結合しないとされてきた。
これに対し研究グループは、2015年にクロムと水素が結合した錯体水素化物の合成が可能で、クロムが一般的な金属より多い7つの水素と結合することを発見している。
今回は、残りの例外であるモリブデン、タングステンに、これまで錯体水素化物の合成報告がなかったハイドライド・ギャップには属さないニオブ、タンタルを加えた4つの金属元素の錯体水素化物合成にチャレンジ。それらの原子を含む4種の新たな物質群の合成に成功し、中性子などの量子ビームを使っての検証の結果4種の金属それぞれに9つもの水素が結合していることを確認した。
合成は、4種の金属とリチウム水素化物の粉末を原料にしてQSTが保有する油圧プレスで超高圧を発生させ高温・高圧下で物質合成を行う高圧合成装置を使い水素中5万気圧、650～750℃で反応させる方法で行った。
水素を高密度に含む物質は、水素貯蔵材料や高速イオン伝導材料、超電導材料などへの利用が考えられている。研究グループは、今回の成果がその物質群の探索や基礎・応用研究に役立つものと見ており「ほとんどの金属原子と水素を結合させる技術が確立されたことになります」といっている。