結晶育成で一工夫した論文を集めていく。見つけたときはふーんやりよるやん、と思うのだがしばらくたったら忘れてしまうので。結晶作るのにそこまでするんかね、と思ってもらいたい。誰がどう適当に作ってもそこそこいい感じの物性が出ればええやろと思っている無垢な物性物理学者にとってはわからないだろうが、いい試料を作るためなら労苦を惜しまない人たちがいるのだ。というより、誰でもできる手法でお手軽にできる結晶で成果出してて楽しいの？
フラックスのリストは別ブログ参照。
Liquid transport
Flux growth in a horizontal configuration: An analog to vapor transport growth, J.-Q. Yan et al., Phys. Rev. Mater. 2017, doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.1.023402
UTe2
Superconducting Phase UTe2 Single Crystals Grown by the Chemistry Vapor Transport Method, N. Li et al., Cryst. Growth Des. 2025, doi.org/10.1021/acs.cgd.4c01644
Molten Salt Flux Liquid Transport Method for Ultra Clean Single Crystals UTe2, D. Aoki, JPSJ 93, 043703 (2024), doi.org/10.7566/JPSJ.93.043703
YFe2Ge2
Unconventional Bulk Superconductivity in YFe2Ge2 Single Crystals, J. Chen et al., Phys. Rev. Lett. 2020, doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.237002
CeRh2As2
Horizontal flux growth as an efficient preparation method of CeRh2As2 single crystals, G. Chajewski et al., Mater. Horizon 2023, doi.org/10.1039/D3MH01351K
RuCl3
Two-step growth of high-quality single crystals of the Kitaev magnet 𝛼−RuCl3, R. Namba et al., Phys. Rev. Materials 8, 074404 2024, doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.8.074404
Self-selecting vapor growth
Self-selecting vapor growth of transition-metal-halide single crystals, J.-Q. Yan et al., Phys. Rev. Mater. 2023, doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.7.013401
Fe1-xCoxSe
Structural and resistivity properties of Fe1-xCoxSe single crystals grown by the molten salt method, Q. Wang et al., J. Crystal Growth 2024, doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2024.127633
Solvent evaporation
Growth of Transition-Metal Dichalcogenides by Solvent Evaporation Technique, D. A. Chareev et al., Crystal Growth & Design, 2020, doi.org/10.1021/acs.cgd.0c00980
MoS2, WS2
Liquid Salt Transport Growth of Single Crystals of the Layered Dichalcogenides MoS2 and WS2, F. A. Cevallos et al., Crystal Growth & Design, 2019, doi.org/10.1021/acs.cgd.9b00785
Refractory-Volatile Element Deep Eutectic Regions
Use of Refractory-Volatile Element Deep Eutectic Regions to Grow Single Crystalline Intermetallic Compounds, T. J. Slade et al., ZaaC, 2022, doi.org/10.1002/zaac.202200145
Refractory (融点が高く反応しにくい)元素とvolatile (蒸気圧が高い)元素の組み合わせの化合物を単結晶合成するときのアイディアが書かれている。基本としては融点と蒸気圧の低い共晶点が状態図の中にあって、そこまでどうやって適切に持っていくかである。
重要な指摘は2つで、１．refractoryは反応しにくいので表面積の大きなpowderなどを使うこと、２．フラックスの最適化の前処理として高温でいったん遠心分離にかけて融け残ったり析出してしまっている不純物相を取り除いてから本処理を行うとよい、である。当たり前に聞こえるが、それをちゃんと書いてくれるのはありがたい。
Solutions for the synthesis of sulfur-bearing compounds
Development of viable solutions for the synthesis of sulfur bearing single crystals, X. Lin et al., Phil. Mag., 2012, doi.org/10.1080/14786435.2012.671552
硫化物の単結晶を育成しようとしてまず思いつくのがヨウ素などを輸送剤として使用した化学蒸気輸送法(CVT)だがいくつかの低融点金属はわずかながら硫黄を溶かすのでフラックス法に使える。意外なのはPd, Co, Niなどそれ自体は高融点金属だが硫黄とは共晶系をとることである。
注意点として硫黄は蒸気圧が高いのでむやみに温度を上げると封かんした石英管内で膨張し爆発することである。試すときはまず少ない量の硫黄から始めよう。
Hydrothermal transport
Hydrothermal growth of single crystals of the quantum magnets: Clinoatacamite, paratacamite, and herbertsmithite, S. Chu et al., Appl. Phys. Lett. 2011, doi.org/10.1063/1.3562010
Weak ferromagnetic order breaking the threefold rotational symmetry of the underlying kagome lattice in CdCu3(OH)6(NO3)2 · H2O, R. Okuma et al., Phys. Rev. B 2017, doi.org/10.1103/PhysRevB.95.094427
Canfield crucible set
Use of frit-disc crucibles for routine and exploratory solution growth of single crystalline samples, P. C. Canfield et al., Phil. Mag., 2016, doi.org/10.1080/14786435.2015.1122248
いまでは業界の常識になりつつあるCanfield Crucible Set (CCS)によるフラックス法の論文。フラックスを遠心分離するときに必要なストレーナー(strainer)をアルミナでつくることと、フラックスをキャッチするもう一つのアルミナるつぼを用意しているのがポイント。
ほかの手法では、石英ウールをストレーナー兼キャッチとして使用する場合があるが、試料にシリコンが混ざるのと使用済みフラックスを再利用できないことが問題である。アルミナ製ストレーナーはその分コストもかかるので予算と相談だ。
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