2004 Fiscal Year Annual Research Report
高機能性微小粒子の集積回路網による化学変換デバイスの構築
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16204019
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
粕谷 厚生 東北大学, 学術科学国際高等研究センター, 教授 (10005986)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 隆 東北大学, 学術科学国際高等研究センター, 助教授 (40302187)
田路 和幸 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (10175474)
須藤 彰三 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40171277)
樋口 秀男 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90165093)
川添 良幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30091672)
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| Keywords | 微小粒子 / 半導体粒子 / 硫化物半導体 / 光触媒 / 光電気化学反応 / 粒径制御 / 化学変換 / 硫化水素分解 |
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| Research Abstract |
原子が十数個から数千個結合して出来た微小粒子は、構成原子数に著しく依存する特異な電子状態と化学活性表面を持ち合わせた高機能性物質である。本研究のこの粒子の原子数を揃えて2次元或いは3次元に配列させた集積回路網を組み上げ、入射する電子、原子、分子、イオンが粒子表面或いは内部での反応を介して検知、伝達、分解、組み替え、蓄積される高速且つ高効率な化学変換デバイスを構築することである。
具体的には公害をもたらす有毒な硫化水素を太陽光で分解して高効率に水素を生成する光触媒、電子やプロトンを高密度に蓄積、移動させる大容量蓄電素子、生体分子の機能を認識する高感度センサー等の高性能新規デバイスを開拓する。
初年度は半導体としては可視領域に強い吸収をもつ金属硫化物、酸化物を選び、硫黄と硫化水素の反応サイクルで水を分解して水素を得る高効率な光触媒の創製を試みた。これらを溶液中で作製し、界面活性剤などを用いて分散させて濾過、光エッチング、を使って粒径を揃えた。これらの方法により、ZnS、CdS、CdSe、TiO_2、In_2S_3、Fe_2O_3を作製した。
得られた試料について光触媒としての電子状態、電子の励起緩和過程、表面構造、吸着分子と結合、解離状態、表面の反応活性等を、光吸収、発光、赤外分光、ラマン分光、電気化学走査プローブ顕微鏡の測定が可能な微小粒子複合電気化学分光解析装置(ドライボックス型)を組み上げて反応過程を原子レベルでの測定を開始した。
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