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―

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13050101
• 研究機関: (財)神奈川科学技術アカデミー
• 研究代表者: 藤嶋 昭 財団法人神奈川科学技術アカデミー, 理事長兼研究室長 (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 慶應義塾大学, 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) ; 立間 徹 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (90242247) ; 瀬川 浩司 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 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: 光エネルギー変換 / 光触媒 / 光機能デバイス / ナノ構造 / 光反応機構 / 太陽電池 / 環境触媒 / フォトニクス

研究概要

物質やエネルギーの変換における技術革新は、社会の持続的発展にむけた重要課題である。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技術とその基礎となる学理の確立をめざしている。今年度は、光エネルギー変換に関し、全固体型色素増感太陽電池の酸化チタン-色素間に絶縁層を入れることによりエネルギー変換効率を高めることに成功した。また、ランタンドープNaTaO_3光触媒に表面ナノ構造を導入することにより、極めて高い効率で水の水素および酸素への光分解を達成した。さらに、光充電できる新しい色素増感太陽電池を開発した。一方、高性能光触媒の開発に関し、紫外光応答型酸化物に窒素を導入することによって新規な可視光応答型光触媒を作製した。また、還元型酸化チタンターゲットを用いることで酸化チタン高速成膜技術を確立した。さらに酸化チタン光触媒反応などの光機能界面上での種々の有機物の分解機構の解明を行い、ラジカル中間体の物性を明らかにした。加えて、ナノシート構造を持つ酸化物半導体の層間に色素増感剤と電子受容体を分離吸着させた系で、効率の良い電荷分離を見出した。総括班を核とした本特定領域研究全体の活動としては、平成15年度は第1回全体会議(平成15年6月)を大阪大学で開催した。また、計画研究班会議(平成15年10月)を沖縄で開催した。さらに、第2回全体会議(平成16年1月)を慶應義塾大学で開催し、これに合わせて第2回研究成果公開シンポジウム(平成16年1月)を開催した。これらの会議にあわせて総括班会議を行い、今後の領域全体の研究の方向性について意見交換を行った。

研究成果

• [文献書誌] Q.-B.Meng, K.Takahashi, X.-T.Zhang, I.Sutanto, T.-N.Rao, O.Sato, A.Fujishima: "Fabrication of an Efficient Solid-State Dye-Sensitized Solar Cell"Langmuir. 19・9. 3572-3574 (2003)
• [文献書誌] A.Fujishima et al.: "Improving the Performance of Solid-State Dye-Sensitized Solar Cell Using MgO-Coated TiO_2Nanoporous Film"Chem.Commun.. 2480-2481 (2003)
• [文献書誌] A.Fujishima et al.: "Al_2O_3-Coated Nanoporous TiO_2Electrode for Solid-State Dye-Sensitized Solar Cell"Sol.Energ.Mater.Sol.C. 80・3. 315-326 (2003)
• [文献書誌] X.-T.Zhang, H.-W.Liu, T.Taguchi, Q.-B.Meng, O.Sato, A.Fujishima: "Slow Interfacial Charge Recombination in Solid-State Dye-Sensitized Solar Cell Using Al_2O_3-Coated Nanoporous TiO_2 Film"Sol.Energ.Mater.Sol.C. 81・2. 197-203 (2004)
• [文献書誌] K.Kawai, K.Miyamoto, S.Tojo, T.Majima: "Formation of Pyrene Dimer Radical Cation in DNA Reflecting DNA Dynamics in the Time Range of 1μs to 1ms"J.Am.Chem.Soc.. 125. 912-915 (2003)
• [文献書誌] Hiroshi Segawa, Yutaka Senshu, Jotaro Nakazaki, Kimihiro Susumu: "Triplet π-Diradical Dication of Directly meso-β-Linked Porphyrin Dimer"J.Am.Chem.Soc.. 126. 1354-1355 (2004)