光機能界面の学理と技術-光エネルギーを有効利用するサステイナブルケミストリー-

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13050101
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤嶋 昭 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30078307)
• 研究分担者: 高木 克彦 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60023264) ; 鈴木 孝治 慶応義塾大学, 理工学部, 教授 (80154540) ; 橋本 和仁 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00172859) ; 瀬川 浩司 東京大学, 大学院・総合文化研究所, 助教授 (50216511) ; 真嶋 哲朗 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (00165698)
• キーワード: 光機能界面 / 光エネルギー / 光触媒 / 酸化チタン / ナノ構造 / 環境浄化

研究概要

物質やエネルギーの変換における技術革新は、社会を持続させる上で重要である。本特定領域研究は、地球上に普遍的に存在する太陽光エネルギーを有効に利用し、物質やエネルギーの変換を行う光技術と、その基礎となる学理の確立を目指す。本総括班は領域全体の研究を円滑に推進させるためのものであり、進捗状況を確認するとともに課題・目標を明確にし、さらなる進展を図った。本領域で対象とする種類の研究は、部分的には国内外でも行われているが、本研究のように組織的かつ系統的に行われてきた例はなかった。実施グループ各班員はいずれも、光化学の分野をリードする研究実績をすでに挙げており、本研究において密接に連携しながら集中的に研究を行うことによって、さらなる成果が期待できる。その結果、光エネルギーから化学・電気エネルギーへの変換がより効率化され、また光エネルギーによる環境浄化なども可能になり、石油等の有限な埋蔵資源を次世代へと引き継ぐことが可能になると期待される。
本年度は、(1)光エネルギーから化学エネルギー及び電気エネルギーへの変換、および、(2)高機能光触媒の設計と開発を2本の柱として、重点的研究を行う。また、これらの研究を支えるため、(3)光機能界面を対象とする計測法と光機能界面を用いた計測法、(4)ナノメータースケールの界面構造制御や空間的異方性制御、(5)光触媒反応で発生するラジカル種の動的挙動をはじめとする機構の解明に関する研究を行った。具体的には、A01班で資源負担を減らす光エネルギー変換技術の開発、A02班で資源に負荷をかけない光触媒による環境浄化技術の開発を行い、これらについてA04班の新規光機能性材料の開発、A05班の光機能界面における反応機構の解明によって協力にバックアップした。また、A05班では、光触媒反応によって生成する中間体の挙動について、特に有機化合物の分解挙動を解明し、将来の反応予測につなげうる研究を行うことができた。さらにA03班では、光エネルギー変換や光触媒反応の根幹をなす光機能界面を利用する新しい計測技術への応用展開を図り、新機能探索に向けた研究を進めた。総括班では、これらのここの研究の連携を推進するとともに、その調整とサポートにあたった。

研究成果

• [文献書誌] Y.Ohko, S.Saitoh, T.Tatsuma, A.Fujishima: "SrTiO_3-WO_3 Photocatalysis Systems with an Energy Storage Ability"Electrochem.. 70(6). 460-462 (2002)
• [文献書誌] T.Tatsuma, S.Saitoh, P.Ngaotrakanwiwat, Y.Ohko, A.Fujishima: "Energy Storage of TiO_2-WO_3 Photocatalysis Systems in the Gas Phase"Langmuir. 18(21). 7777-7779 (2002)
• [文献書誌] Q-B.Meng, C.-H.Fu, Y.Einaga, Z.-Z.Gu, A.Fujishima, O.Sato: "Assembly of Highly Ordered Three-Dimensional Porous Structure with Nanocrystalline TiO_2 Semiconductors"Chem. Mater. 14(1). 83-88 (2002)
• [文献書誌] T.Tatsuma, W.Kubo, A.Fujishima: "Patterning of Solid Surfaces by Photocatalytic Lithography Based on the Remote Oxidation Effect of TiO_2"Langmuir. 18. 9632-9634 (2002)
• [文献書誌] S.Kubo, Z-Z Gu, D.A.Tryk, Y.Ohko, O.Sato, A.Fujishima: "Metal-Coated Colloidal Crystal Film as Surface-Enhanced Raman Scattering Substrate"Langmuir. 18(13). 5043-5046 (2002)