New strategy for the design of photocatalysts based on the visualization of surface structures

• Project/Area Number: 23K17355
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 30:Applied physics and engineering and related fields
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 麻川 明俊 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (90757337)
• Project Period (FY): 2023-06-30 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥25,870,000 (Direct Cost: ¥19,900,000、Indirect Cost: ¥5,970,000); Fiscal Year 2026: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2024: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2023: ¥19,370,000 (Direct Cost: ¥14,900,000、Indirect Cost: ¥4,470,000)
• Keywords: 光触媒 / その場観察 / 表面構造 / 結晶成長

Outline of Research at the Start

クリーンエネルギー社会の実現に向けて、光触媒の反応効率の改善は極めて重要である。一般的に、結晶表面には平坦部分、一分子段差（ステップ）、ステップ上の折れ曲がり（キンク）が存在し、局所的に触媒反応が進むため、光励起よりキンクやステップの数など光触媒表面の形状が遷移すると予想される。本申請では新顕微鏡を開発し、世界に先駆けて光励起中の酸化チタン単結晶をステップレベルでその場観察し、光触媒の活性と表面構造の関係を理解する。具体的には、１）光励起下で一分子段差を可視化できる高分解能光学顕微鏡の開発、２）ステップレベルで平滑な結晶を作製し、３）光量と溶解度、ステップの形態、数との関係を調べる。