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東北大など、光エネルギー変換材料の機能を制御する新しい方法を解明
発表日：2015.07.10
東北大学は、理化学研究所などとの研究グループが、二酸化チタン（TiO2）の機能を制御する欠陥を自在に操る新たな方法を構築したと発表した。TiO2は、光触媒、光電極、太陽電池電極、光誘起超親水性、触媒、色材、半導体など様々な機能を示す金属酸化物。これらの機能は、TiO2の結晶構造を乱す原子欠陥を操作することで、既存の機能を飛躍的に向上させること等ができると考えられている。しかし、原子欠陥を自在に操作する方法はこれまで詳細が解明されていなかった。研究グループでは、原子レベルの空間分解能を持つ走査トンネル顕微鏡（STM）を用いて、TiO2表面に存在する代表的な原子欠陥である水素イオンを操作することで、この反応機構を解析した。その結果、電場による水素イオン脱離の反応障壁の幅の減少と、電子からの励起とが協同することで、量子トンネル効果が誘発され水素イオンが脱離することが分かった。今回の成果は、光触媒、太陽電池などの性能を飛躍的に向上させるなど、太陽光の利用の可能性をさらに広げることが期待されるという。
