Surface Science Laboratory of Sophia University

　光触媒とは、光のエネルギーを使う触媒（あるいは触媒反応）のことです。特に二酸化チタンという光触媒は非常に強い酸化力をもち、汚染物質の分解＝環境浄化に威力を発揮します。セルフクリーニング作用によって光の作用で自然に環境汚染物質を分解除去してくれるため、高速道路のパネルや高層ビルの窓ガラスに塗布して、”汚れないパネル、いつまでもきれいな窓”を実現しています。また、最近はホルムアルデヒドや窒素酸化物などの無害化や抗菌作用にも注目が集まっています。しかし、今の光触媒にはいくつかの大きな問題があります。

　１つは、二酸化チタンは紫外線しか利用できないという点です。紫外線は太陽光線の数％にしか過ぎないため、エネルギー利用効率が悪いということになります。さらに室内の光（蛍光灯やLEDランプなど）には人体に有害な紫外線はほとんど含まれていませんので、光触媒は室内では全く働きません。したがって、屋内のシックハウス症候群対策や病院の手術室の消毒などには無力です（自前の紫外線源を備えれば室内でも使えますが）。
光触媒を可視光（あるいは赤外線）下で使えるようにするために、さまざまな試みがなされています（可視光応答性）。我々は、実績のある二酸化チタンにさまざまな物質を添加して可視光応答性を付与するために研究を行っています。

　もう１つは、光触媒の応用面での研究は進んでいますが、基本的なことがわかっていないことです。光触媒活性を決定する因子は何か？二酸化チタンはルチルとアナターゼという違った結晶構造をもつものがありますが（実際には２種類ではなくもっと多い）、アナターゼの方がなぜ活性が高いのか？結晶欠陥などが与える影響は何か？などです。それは、光触媒は実用的には粉末で使用しますが、粉末は均一性が低く物質としての同定が難しいので、粉末を対象にすると現象が複雑すぎて解釈が困難であるためです。そこで、我々は均一性が高く物質として同定しやすい単結晶やエピタキシャル薄膜を作製して、そのような基本的な問題の解決に取り組んでいます。