单层MoS中半导体到金属相变的原子机制₂

获奖者

• 林永昌
• 和地末永

选择原因

在材料科学领域，过渡金属二硫属化物单原子层的相变现象引起了广泛的关注。在本文中，我们应用AIST专有的高精度电子显微镜观察技术来分析二硫化钼（MoS₂)我们成功地在原子尺度上直接观察到单原子层中半导体相（2H相）和金属相（1T相）之间发生的相变现象。除了利用高精度电子显微镜技术在原子尺度上阐明材料相变这一基本而重要的物理现象的机理外，我们还在世界上第一个证明了可以利用电子束成像精确制造结合金属和半导体相的纳米二极管等纳米级电子器件。这些成果属于高水平技术，将对材料科学、应用物理学等广泛学术领域产生重大影响。人们还认识到，AIST通过与台湾科技大学的联合研究以及与国内外众多研究机构和研究人员的合作与交流，为提高其影响力做出了巨大贡献。

纳米结构PbTe基热电发电：从材料到模块的全面发展

选择原因

作者之前已成功演示了通过将纳米结构引入熔融 PbTe 生长体来提高热电材料性能的原理。然而，熔融生长样品的加工并不容易，而且制造器件也很困难，所以这仍然是一个原理证明。

在本文中，我们成功地将纳米结构引入到高度实用的烧结样品中，并开发了控制技术，将多年来热电品质因数ZT = 10保持在世界顶级水平（ZT = 18）的PbTe热电转换材料的性能大幅提高。此外，除了开发高性能材料外，他们还成功地使用具有受控纳米结构的PbTe块状烧结体制造了热电转换器件，并在该器件中实现了世界领先的11%转换效率。这一结果引起了业界的广泛关注，并且已经开始根据研究样品供应协议（MTA）提供样品。这项研究不仅代表了学术上的突破，而且发展成为实用水平的装置，被高度评价为只有产业技术研究院才能进行的全面研究。

单一产甲烷菌从煤中生产甲烷

获奖者

选择原因

煤沼气作为低碳社会的清洁燃料资源而受到关注。产甲烷菌是重要的微生物，可以参与煤矿甲烷等地下能源的产生，并且已经被研究了很长时间，但人们完全不知道产甲烷菌从煤中产生甲烷。这项研究是世界上首次发现从煤中产生甲烷的微生物，是一项历史性的发现，颠覆了产甲烷细菌只能从有限数量的低分子量化合物中产生甲烷的传统观念。

此外，在这项研究中，我们成功培养了一种生活在地下深处的未知的、难以培养的微生物，并在半个世纪以来首次提出了与已知的三种产甲烷途径完全不同的第四种新的产甲烷代谢途径。此外，该研究首次阐明了作为新型燃料资源而备受关注的煤矿甲烷的生产过程，是一项具有社会影响力的研究成果，将引领微生物天然气资源的勘探开发技术。此外，这项跨学科研究是在日本地质调查局和生物技术领域的合作下推进的，并被评价为为增加 AIST 的存在做出了巨大贡献。

使用 XRCD 方法测定阿伏伽德罗常数²⁸富硅球

获奖者

选择原因

根据米公约召开的国际计量大会将于 2018 年 11 月审议是否转向基于普朗克常数的千克的新定义，如果获得批准，新定义将于 2019 年 5 月 20 日生效。

在这项研究中，我们通过对同位素富集硅单晶球进行超精密形状测量，高精度地确定了阿伏加德罗常数，并成功推导了普朗克常数，其精度超过了国际公斤原型的长期稳定性。该测量数据被科学技术数据委员会（CODATA）采纳，并与德国、美国、加拿大、法国等四个国家的研究机构测量的数据一起，共同确定了普朗克常数的值，这是千克新定义的标准。这是在漫长的度量衡历史上，第一次有西方国家以外的国家在修订作为知识基础的国际单位制（SI）定义方面发挥决定性作用。这是一项历史性的成就，对于自1889年国际原型千克定义质量单位以来130年来首次修订定义做出了巨大贡献。此外，这项研究结果不仅受到科学界的关注，还被许多媒体报道，为提高AIST的影响力做出了巨大贡献。其在第三项任务中为智力基础设施发展做出的贡献也受到高度赞扬。