沸騰大変動時代（十一）

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救っ
たと伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え（戦
国時代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編のこと）
と兜（かぶと）を合体させて生まれたキラクタ「ひこにゃん」。


【今日の短歌】

　　はるかアナ・トレントはるかモンスターかたみに夜の瞳をもちて

　　音楽を聴かないひと日なかぞらにひっきりなしに秒ふるような

　　にせものの毛皮にねむるしあわせの閏日みんなにせものになれ

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　短歌研究　四月号、2024　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　『記憶について』　　佐藤弓生

佐藤 弓生（さとう ゆみお、女性、1964年2月15日 - ）、日本の歌人、
翻訳家。石川県金沢市生まれ。関西学院大学社会学部卒業。夫は作家・
評論家の高原英理。井辻朱美の影響により作歌を始め、1998年より歌
誌「かばん」所属　2001年、第四十七回角川短歌賞受賞。

❏　新発見！窒素を固定する細胞小器官「ニトロプラスト」
新たな細胞小器官の特定は、数十年来の謎に長年取り組んできた。そ
れは。1998年カリフォルニア大学の研究グループが太平洋海水から未
知の窒素固定シアノバクテリアのDNA配列の発見にはじまる。「UC
YN-A」と名付けられた謎の生物の宿主であるBraarudosphaera bigelowii
という藻類の培養ができず困難を極める。2024年4月12日、高知大学
らの研究グループが海産微細藻類の細胞内部において共生関係にある
と考えられてきた窒素固定型のシアノバクテリアが細胞内小器官化（
オルガネラ化）していることを発見し、窒素固定に関わるオルガネラ
として分化の途上にある「ニトロプラスト」の存在を提唱する。


【要約】
共生相互作用は、真核生物の炭素とエネルギーの代謝を媒介する葉緑
体とミトコンドリア細胞小器官の進化の鍵であった。生物学的窒素固
定は大気中に豊富にある窒素ガス (N2) を生物学的に利用可能なアン
モニアに還元することは、原核生物のみが行う重要な代謝プロセス。 
Candidatus Atelocanobacterium thalassa (UCYN-A) は、代謝的に合理化
された N2固定シアノバクテリアで、海洋単細胞藻類の内部共生生物
であることが以前に報告されていたが、今回、①UCYN-Aが藻類の細
胞構造と細胞小器官分裂に緊密に組み込まれていること、②またUCY
N-Aが藻類のゲノムによってコードされているタンパク質を取り込む
ことを示す。 
これらは細胞小器官の特徴であり、UCYN-A が内部共生を超えて進化
し、進化の初期段階の N2固定細胞小器官、つまり「ニトロプラスト」
として機能することを示す。➲本研究では、高知県産の「ところて
ん」を原材料に開発された培地を用いて、UCYN-Aを維持した状態の
B. bigelowii の単離培養株を確立し、その安定培養に初めて成功。確立
した培養株を用いて、軟X線を利用した三次元構造解析を行った結果、
UCYN-Aは宿主であるB. bigelowii の細胞内で、B. bigelowiiの分裂に
同調して倍加・分裂したのち、B. bigelowiiの娘細胞に一つずつ受け継
がれる様子が観察された。
【展望】
１）生物の細胞内共生進化の基礎研究への貢献
２）海洋における窒素循環研究への貢献
３）生物の大絶滅後の地球環境の復元研究への貢献
※プレスリリース詳細　https://digitalpr.jp/r/86749
【掲載論文】

・Nitrogen-fixing organelle in a marine alga :海産微細藻類における窒素固
 定型シアノバクテリアのオルガネラ化,

・Science：2024年4月12日
・DOI：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk1075



❏ レーザーで船体の錆・塗膜を除去

古河電気工業は，産業用レーザーで培った技術を応用した表面処理ソ
リューション「インフラレーザ」を活用して，船舶修繕における錆・
塗膜除去のシステム開発を行なっている。従来のインフラ構造物のメ
ンテナンスにおける錆取り・塗膜除去をはじめとする表面処理は，薬
品を使用する工法や研削材を対象物表面にぶつけて加工を行なうブラ
スト工法が中心となっている。船舶修繕における錆・塗膜除去の現工
法であるサンドブラスト工法は，研削材などの排出による大気・海洋
への影響の観点で課題があり，廃棄物の排出が極めて少ないレーザー
工法への置き換えによる環境負荷の低減と労働衛生の改善が期待され
ている。このシステムは，船舶の錆・塗膜除去を大面積で一遍に行な
えることが特長。塗膜や錆の除去に加え，塩分除去も可能。ファイバ
レーザーを使用しているが，鋼材や溶接部へのダメージも無いという。。

❏ 光 触媒 メタンの変換:現状 アート、課題、そして将来の展望⑤
【要約】
3. メタン光変換性能を向上させる戦略
3.1. 半導体の設計
3.1.2. ヘテロ原子ドーピング
3.1.3. ファセットエンジニアリング 
半導体ファセットの多様性は、選択性だけでなく触媒活性にも大きな
影響を与える 76,89。露出した表面ファセットは、さまざまなメカニ
ズムを通じて光触媒性能に影響を与える可能性がある。 たとえば、反
応物に必要な吸着および活性化エネルギーは、異なる表面原子配置を
持つファセットでは異なる可能性がある。90 アナターゼ TiO2を例に
とると、(001) ファセットは (101) ファセットよりも活性であるこ
とが確認されている。これは、(001) ファセットが高密度で低配位の
 Ti 原子と、大きな Ti-O-Ti 結合角を持つ活性な O 原子を有してお
り、反応分子の吸着と活性化に役立つ。
光触媒によるメタン変換の分野では、活性露出面の割合が高い触媒を
構築すると、メタン変換反応の律速段階として広く考えられているメ
タンの吸着と活性化が促進され、メタン変換効率が向上。 GaN 薄膜
を使用すると、GaN ワイヤは光触媒によるメタンの脱水素芳香族化に
対しより高い活性を示すことがわかりました。78 GaN ワイヤの優れ
た性能は、Ga と Nで構成される m面の高い割合 (97%) に強く起因し
ていた。 原子が互いに配位しています。 その結果、C-H結合よりも
 Ga-N 結合の長さが長い (1.95 Å vs 1.09 Å) ため、m 面は強い分極
を誘発し、メタンの C-H結合を伸ばすことができる。対照的に、Ga原
子または N 原子のみの c面を含む GaN 薄膜は、メタンの活性化にほ
とんど影響を与えず、メタンの C-H 結合の活性化が表面に敏感であ
ることを示している。同様の結論が Yi のグループによってさらに調
査された。92 彼らは、(0001) ファセットの比率が高い ZnO ナノシ
ートは、ZnO ナノロッドと比較して、より速いメタン変換速度を示す
ことを観察した。 露出した極性ファセットは、メタンなどの非常に
安定した分子の分極を誘発しやすいことが実証された。

ファセットエンジニアリングは、電荷の分離と移動の効率にも大きな
影響を与えます。93-95 極性ファセットによって誘発される内部電場
は、光励起された電子と正孔の移動に影響を与える可能性がある。92,
96,97　たとえば、mBiVO4 (単斜晶重晶石バナジン酸ビスマス) の光
生成された正孔は酸化反応のために (110) ファセットに移動する傾
向があり、光生成された電子は還元反応に参加するために (010) フ
ァセットに蓄積されます。89,98その結果、(110) ファセットと (010) 
ファセットの組み合わせにより、より効率的なキャリア分離と強化さ
れた光触媒性能が得られます。朱ら。 BiVO4 に対する光触媒による
メタン変換の性能を、双錐形 BiVO4、厚い板状 BiVO4、および薄い板
状 BiVO4 を含む 3 つの異なる形態で比較しました (図 55a)。
両錐形結晶は (102) および (012) ファセットを持ち、厚い板状結晶
と薄い板状結晶は上面と下面が (001) ファセットで構成されます。
プレートレット BiVO4 の場合、光生成された電子は (001) ファセッ
トに豊富にあり、正孔は周囲で抽出される。
双錐形の BiVO4 の場合、光生成された電子は頂点で抽出されますが、
正孔は (102) および (012) ファセットに豊富にあります。
短いキャリア拡散長と反応性の高い粗い周囲により、薄いプレートレ
ット上で最高の酸化ターンオーバー数と最低の CH3OH 選択性が達成
されました。 双錐形の BiVO4 は、厚いプレートレットや薄いプレー
トレットと比較して、穴の表面積が大きく、表面反応性が中間である
ため、最高の CH3OH 収率と選択性が得られ (図 55b)。

【関連論文】
Title：Giant gate modulation of antiferromagnetic spin reversal by the
　　　magnetoelectric effect
DOI : 10.1038/s41427-024-00541-z
Paper: NPG Asia Materials vol. 16, article number: 20 (2024).
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく

『クワイ河マーチ』ケネス・ジョゼフ・アルフォード作曲の『ボギー
大佐』を、マルコム・アーノルドが映画『戦場にかける橋』（1957年
）のテーマ音楽用に編曲した行進曲。「クワイ河マーチ」は、伊東
ゆかりのデビュー・シングル（B面曲）でもある。 日本語詞：音
羽たかし／編曲：村山芳男。伊東ゆかりは小学校5年生時（1958
年6月）に当楽曲でレコード・デビューしている。

沸騰大変動時代（十）

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救っ
たと伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え（戦
国時代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編のこと）
と兜（かぶと）を合体させて生まれたキラクタ「ひこにゃん」。

花―奥田亡羊歌集
【今日の短歌】

　パンチンダボール弾けばくつくつと拳に春の生るる音せり

　てのひらに押せる鉄扉の重たさもおぼろとなりて菓の花のなか

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　短歌研究　四月号、2024　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　『流木』奥田亡羊

※奥田 亡羊（おくだ ぼうよう：1967年6月5日 - ）、日本の歌人。
心の花編集委員。現代歌人協会理事（2017～2021）。相模女子大学、
早稲田大学講師。朝日カルチャーセンター新宿校講師。篤志面接委員 。
本名、奥田 尚良（おくだ たかよし）。  

 

❏ インドの三輪「電動リキシャ」の供給第一位は日本
 「インドでは四輪のEVではなく三輪の「電動リキシャ」が業界を席巻
しシェア１位はまさかの日本企業」（いつもながらもへたくそな見出
しの？ＧＩＧＡＺＩＮＥ.2024.4.14）で紹介）。
いわく、電気自動車が世界中で注目される中、インドでは三輪自動車
「オートリキシャ」を電動化した「電動リキシャ」のシェアが拡大し
つつあります。そんな電動リキシャの現状についてまとめてみました」
「世界1位の人口を抱えるインドの道路には「普通自動車」「トラック」
「バイク」などの日本でもよく見かける車両以外に、「人力で引っ張
る屋台」「牛の大群」「寝そべる豚」など、とにかく色んなものが道
路上にあります。2015年時点のインドの交通事情は、以下の記事を読
むとよく分かります」「数ある交通手段の1つとして利用されているの
が三輪タクシーの「オートリキシャ」です。オートリキシャの「リキ
シャ」は日本語の「人力車」に由来しており、ドアのない開放的な見
た目が特徴。オートリキシャは安価かつ操縦が簡単なため、新たにタ
クシー業を始める低所得者から人気を得ているそうです」「オートリ
キシャも普通自動車と同じくガソリン駆動から電動への移行が進んで
おり、電動タイプのオートリキシャ「電動リキシャ」のシェアが拡大
しつつあります。インドのEV推進団体「Clean Mobility Shift」がま
とめた「インドで販売されたEVの種別シェア」の2024年版が以下。三
輪のオートリキシャのシェアは55.41％で、二輪の6.73％と四輪の2.34
％を大きく上回っているとか。
また、「インドにおける電動リキシャの販売で業界シェア1位に君臨
しているのが、日本発のベンチャー企業「テラモーターズ」です。テ
ラモーターズは2015年9月からインド北部のハリヤナ州で電動リキシ
ャの販売を開始し、2022年までに年間1万台以上を売上げるまでに事
業規模を拡大しました。テラモーターズの電動リキシャ一覧ページに
は複数のモデルが掲載されている。「T4」は１回の充電当たり100km走
行可能で、最高時速は45km/hですとか。そして。電動リキシャ業界シ
ェア2位はニューデリーに拠点を置く「YC Electric」。海外メディア
のRest of Worldによると、同社は2023年だけで4万6000台の電動リキ
シャを販売している。


♞ Terra Charge India
インド市場向け3.3kW充電器「KIWAMI（極）」「TAKUMI（匠）」を発売 
テラモーターズ (Terra Motors) は、日本の電気自動車製造会社、電 
気自動車充電インフラ、二輪・三輪車などの製造・販売を行っている。
正式商号はTerra Motors株式会社。本社は東京都港区に置かれ、イン
ド、ネパール、台湾にも支社が置かれている。売上の９割以上が海外
での売上を占め、従業員比率も外国人比率が９割を超えている。日本
では珍しいグローバル完全競争下で事業を行うベンチャー企業。 2016
年には別会社として小型無人機事業を主とするテラドローン（株）を
設立。さらに、1947年には「たま電気自動車」（プリンス自動車」を
経て現在の「日産」に成長し、50年代の朝鮮戦争で兵器用鉛に供出に
により工場閉鎖にあうも。ダイハツの三輪車は日本独自の産業に成長
した経験をもつのも強みである。



❏ 自律型ドローンで電力供給の長時間飛行実証実験中
主に空撮や軍事目的、荷物の運搬目的で使われるドローンは、小型で
ある故にその飛行時間の短さが運用における課題として残されている。
地上で充電するのが一般的だが、新たに空中で電線を使って充電する
という試みが行われています。勿論。マイクロ波などで供給する方法
あるが。
【掲載論文】
・Title：Autonomous Overhead Powerline Recharging for Uninterrupted 
　Drone Operations
・Title of host publicationPublisherPublication status ・The 2024 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICR
　A2024) ・International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
【要約】
 送電線の近くで長期間の継続運用が可能な完全自律型自己充電ドロー
ン システムを紹介。 このドローンには、堅牢な搭載認識およびナビ
ゲーションシステムが搭載されており、送電線の位置を特定し、着陸
のためにそれに近づくことができる。受動的に作動するグリップ機構
が着地中に電力線ケーブルを掴み、その後制御回路が分割コア変流器
内の磁界を調整して十分な保持力とバッテリーの充電を提供。

このシステムは、アクティブな屋外の三相電力線環境で評価される。 
飛行、着陸、充電、離陸のいくつかのサイクルで構成される連続数時
間にわたる完全自律型の中断のないドローン運用を実証し、本質的に
無制限の延長された運用耐久性の能力を検証する。

❏ 光 触媒 メタンの変換:現状 アート、課題、そして将来の展望⑤
【要約】
3. メタン光変換性能を向上させる戦略
3.1. 半導体の設計 3.1.2. ヘテロ原子ドーピング
3.1.2. ヘテロ原子ドーピング（Ⅱ） 

C3N4 は、豊富な窒素部位を介して遷移金属原子を固定する潜在的な
支持体と考えられています。 Ni、Fe、および Cu 原子が C3N4 骨格
上の N 原子と配位できることが実証されている 80,81。一方、ドー
プされた C3N4 の製造手順は特に簡単。 Zn ドープ C3N4 光触媒を、
さまざまな比率の酢酸亜鉛を含む尿素を直接加熱することで一連の 
Zn ドープ C3N4 光触媒を調製し。82 XPS によって明らかになった 
N 1 の結合エネルギーの増加は、Zn-N 結合の形成を示し、これが Zn-
N 結合の形成を示し、これが Zn-N 結合の形成を示した。Ru助触媒。
C3N4 に P 原子をドープした後、光吸収範囲は 650 nm に拡張された
ため、触媒は 420 nm を超える波長の光照射下でもメタン変換を達成
できる。83 BiVO4 や WO3 とは異なり、C3N4 の VB 位置は H2O/・OH 
の電気化学ポテンシャルよりは負であるが、H2O/H2O2 よりは正。これ
は、C3N4 の正孔が H2O を直接・OH に酸化するのではなく、2e- 経路
を介し H2O2 に酸化できることを意味する。 •OH ラジカルは CH4 の
活性化に関与するため、H2O2 は多くの場合、•OH を生成する酸化剤と
して必要とされる。しかし、H2O2は高コストであるため、その産業応
用が妨げられています。84これに基づいて、H2O2 のその場での生成
と分解は、Cu 原子を g-C3N4 に導入することによって達成された (
図 44d)。85 生成されたH2O2 の分解は、 これは、混合原子価の Cu 
種により達成され、•OH種を生成し、メタンの C-H 開裂を開始する (
図 44e)。一方、g-C3N4のCBで光生成された電子は、酸化された Cu種
を還元して初期状態を維持することができる。Cuドープ g-C3N4がCH3
OHよりも CH3CH2OH に対して高い選択性を示したことは興味深い点で
あり、これは g-C3N4 内の Cu 原子と隣接する C原子の間の相乗効果
に起因すると考えられる。

生物系では、メタノトローフ細菌は、メタンモノオキシゲナーゼ (MMO
) を触媒として好気条件下でメタンをメタノールに変換できる。MMO 
の１つの形態である膜結合型MMO の二銅部位は、この変換プロセスの
活性部位として実証された86,87。メカニズムはまだ不明だが、二原
子Cuドープ半導体上でのメタン変換反応の性能は明らかにされている。 
研究者により調査された。Wangのグループは、O2による光触媒メタン
酸化用の効率的な触媒として、二量体のCuドープ g-C3N4 (Cu2@g-C3N4) 
を調製した。この触媒では、2個のCu原子ごとにO原子が架橋されてい
る(図 44f)。
88 DFT計算によると、Cu2@g-C3N4上のO2からの ·OOHおよび ·OHの生成
に必要な障壁は、単一原子Cuドープ g-C3N4よりも低くかった。これは、Cu2@g- C3N4触媒よりもメタン変換の反応性が向上したことを説明して
いる。
特に、ドーパントは光触媒システム内の成分と相互作用し、触媒表面
から剥がれ落ち、光触媒の長期安定性に影響を与える可能性がある。
したがって、以下の研究では、ヘテロ原子ドープ光触媒の安定性に焦
点を当てる必要がある。さらに、過剰なドーパントは光励起キャリア
の新しい再結合サイトとして機能する可能性があるため、ドーピング
量も光触媒によるメタン変換の性能を向上させるために非常に重要な
要素である。 将来的には、アミン、ハロゲン化アルキル、およびメ
ルカプタンの合成のための、N、F、Cl、および Sをドープした半導体
の構築は、注目に値する方向性である。

3.1.3. ファセットエンジニアリング 
半導体ファセットの多様性は、選択性だけでなく触媒活性にも大きな
影響を与える 76,89。露出した表面ファセットは、さまざまなメカニ
ズムを通じて光触媒性能に影響を与える可能性がある。 たとえば、反
応物に必要な吸着および活性化エネルギーは、異なる表面原子配置を
持つファセットでは異なる可能性があります。90 アナターゼ TiO2 を
例にとると、(001) ファセットは (101) ファセットよりも活性であるこ
とが確認されている。 これは、(001) ファセットが高密度で低配位の 
Ti 原子と大きな Ti-O-Ti 結合角を持つ活性な O 原子を有しており、こ
れらが反応物分子の吸着と活性化に役立つ91。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく

「魅惑のワルツ」（英語: Fascination）は、1957年に全米チャート
7位を獲得した女性歌手のジェーン・モーガンなどのレコードで知ら
れているが、「ヴァルス・ツィガーヌ」（ジプシーのワルツ）ともい
いパリのカフェのオーケストラ用にイタリアの作曲家フェルモ・ダン
ティ・マルケッティが1904年に書いた作品で、モーリス・ド・フェラ
ウディがフランス語の詩を書きシャンソンとして愛好されポーレット・
ダルティが歌い成功を収めた[1]。その後1954年ディック・マニングが
英詩をつけた。1957年、映画『昼下りの情事』の主題曲として使用さ
れリバイバルヒットした。

『昼下りの情事』（Love in the Afternoon）は、1957年のアメリカ合衆国
のロマンティック・コメディ映画。監督はビリー・ワイルダー、主演
はゲイリー・クーパーとオードリー・ヘプバーン。「魅惑のワルツ」
が主題曲として使用されている。ヘプバーンのビリー・ワイルダー監
督作品への出演は『麗しのサブリナ』に次いで２度目となった。クロ
ード・アネ（英語版）の小説『アリアーヌ（英語版）』を原作。

沸騰大変動時代（九）

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救
ったと伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え
（戦国時代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編の
こと）と兜（かぶと）を合体させて生まれたキラクタ「ひこにゃん
」。

【今日の短歌】

　　    　湧き出づる不可称量ふかしょうりやうの感情も晩酌しつつ半ば消えゆく

　　　　　新聞を読むと世間の幸不幸、善事悪事が吹き込んでくる。
　　　　　〈幸・不幸、善・悪〉けさも舞ひ入りて新聞読むのは〈窓開け神事〉

　　　　　　　　　　　　　　　　　　短歌研究　四月号、2024　
　　　　　　　　　　　　    　　　　　『生活動線』　高野公彦　

※高野 公彦（たかの きみひこ、1941年12月10日 - ）、日本の歌人。
歌誌「コスモス」編集人、選者。本名、日賀志康彦。 「コスモス」
に入会し、宮柊二に師事。厳選された端正な表現で人生の深奥をう
たう。「桟橋」創刊。歌集に『汽水の光』(1976年)、『天泣』(1996
年)、『水苑』(2000年)、『河骨川』(2012年)、『流木』(2014年)な
どがある。
※日常時空の自在表現力の重厚感を堪能いたしました。

異次元ヘテロ構造における界面励起子の模式図

❏ 異次元ナノ半導体界面に潜む量子光源を発見
半導体素子の微細化は物理的制約に直面しつつあり，室温でも量子
効果による新たな物性の発現が期待できる。１次元半導体である単
層カーボンナノチューブ（CNT）や２次元半導体である遷移金属ダ
イカルコゲナイドなどの低次元半導体の研究が重要な分野となって
いる。ここで、「金属ダイカルコゲナイド」とは、遷移金属ダイカ
ルコゲナイド(TX2)は、グラファイトに代表される層状物質の一つ
で、弱いvan der Waals力で層間が結合している。TとXの組み合わ
せにより、絶縁体・半導体から金属まで様々な性質を示す物質が存
在することが知られているものである。
４月１２日、理化学研究所らの研究グループは１次元と２次元とい
う異なる次元性を持つナノ半導体の界面において室温で動作する量
子光源が存在することを発見したことを公表。
代表的な1次元半導体であるCNTは，炭素原子1層の膜（グラフェン）
を筒状に丸めた構造を持つ。その巻き方はチューブの円周方向のベ
クトルを定義する二つの整数（n,m）により決まる。（n,m）の値に
よりCNTのバンドエネルギーは大きく変わるため，発光測定を利用
することで原子配列を厳密に同定できるという。
一方，遷移金属ダイカルコゲナイドの一種であるセレン化タングス
テンは，タングステンとセレンの原子から成る層状の次元半導体で，
層間はファンデルワールス力（弱い力）により結合しており、異な
る次元性を持つこれら二つの低次元半導体を接合させたヘテロ構造
を作ると，CNTの大きなバンドエネルギー変調利用でき，原子数層
程度の極薄半導体構造でのバンドエンジニアリングによる新たな物
性や革新的な機能の発現が見込めると。

図5　界面励起子の特性

（a）E11励起子と界面励起子のフォトルミネッセンス減衰曲線と（
b）励起パワー依存性。

幾何構造（原子配列）を同定したCNTと特定の層数を持つセレン化
タングステンを正確な位置に配置して接合させ，次元性が異なる構
造を持つナノ物質を組み合わせ、清浄で欠陥の少ないヘテロ構造を
構築し，バンドエネルギー共鳴により励起子移動が増強する現象を
発見。このとき励起子移動が起きるのはタイプⅠヘテロ構造だった
が，電子と正孔が分かれやすいタイプⅡヘテロ構造では新しい種類
の励起子状態が発現する可能性があるため，今回，その発光特性を
調べると，室温で明るい量子発光を示す界面励起子の存在を見つけ
たことで、室温で動作する通信波長帯の単一光子源として量子技術
への応用に新たな道を開く可能性があるという。
【掲載論文】
・Room-temperature quantum emission from interface excitons in mixed-
　　dimensional heterostructures

・ Nature Communications

・10.1038/s41467-024-47099-6

❏ 光 触媒 メタンの変換:現状 アート、課題、そして将来の展望③
【要約】
3. メタン光変換性能を向上させる戦略
3.1. 半導体の設計 3.1.2. ヘテロ原子ドーピング

❏ 光 触媒 メタンの変換:現状 アート、課題、そして将来の展望④
【要約】
3. メタン光変換性能を向上させる戦略
3.1. 半導体の設計 3.1.2. ヘテロ原子ドーピング
3.1.2. ヘテロ原子ドーピング 
低い光誘起キャリア分離効率は、光触媒によるメタン変換を制限す
る最も重要な要因の 1 つ74。 不純物ドーピングにより、CB と VB
 の間に追加のバンドが導入され、励起子をトラップして半導体バル
ク内でのキャリアの再結合を抑制することができる一方、不純物ド
ーピングは半導体電解質界面の障壁高さを調整することもでき、こ
れは光生成キャリアの選択的な電荷移動に有益。75-77 たとえば、G
aN への微量の Si の導入は、光生成キャリアを促進することが証
明されている。 フォトルミネッセンス (PL) スペクトルに基づく
キャリア分離効率 78 さらに、ドーパントは化学種に対する表面親
和性に影響を与える可能性があるため、メタンの変換効率に影響を
与える可能性がある。ヴィラら。 La ドーパントのメタン変換にお
ける役割について詳細な説明を提供。79 La ドーピングにより比表
面積と細孔容積が改善され、メタンの高い吸着能力を発揮する一方、
La の導入後に酸素空孔が生成される可能性があり、純粋な WO3 と
比較して吸着水の量が増加。 その結果、より多くの・OH ラジカル
が La ドープ WO3 の表面上の CH4 と反応できるため、La ドープ
WO3 の CH3OH 選択性は純粋な WO3 と比較して 50%増加した。

ドーピングは、使用されるドーパントの種類に応じて、p 型ドーピ
ングと n 型ドーピングに分類できます。 ｎ型ドープ半導体および
ｐ型ドープ半導体は、それぞれホスト原子を電子豊富な置換物およ
び電子不足の置換物で置換することによって得ることができる。
 TiO2 中のこれら 2 つの異なるタイプのドーパントが光触媒によ
るメタン変換に及ぼす影響は、Zhang のグループによって研究され
ています 71。彼らは、一連の n 型 (Nb、Mo、W、Ta) と p 型 (Ga、
Cu、Fe) を合成しました。 ) ドープされた TiO2、メタンの非酸化
カップリングに使用され。 n型ドーパントを含むTiO2は、p型ドー
ピングTiO2と比較して、より高いメタン変換率を示した(図44a)。 
DFT 計算によって明らかになったことで、n 型ドーパントは過剰な
電子を TiO2 の隣接する Ti6c および Ti5c 原子に提供することが
でき、電子をメタンに移動させることでメタン分子の分極と活性化
を促進 (図 44b)。 さらに重要なことは、C-C 結合の切断は、p 型
ドープ TiO2 の脱着よりも熱力学的に有利であり、活性サイトでの
新しいメタンの吸着が妨げられ、結果としてメタン変換率が低下す
る。 逆に、C2H6 は C-C 開裂反応を起こすのではなく、n 型ドー
プ TiO2 の表面から脱離する傾向があり、高い C2H6 生成率につな
がりした (図 44c)。



図４
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく

❏ 2035年パワー半導体世界市場予測(23年比)
２月２８日株式会社富士経済は2024年版 次世代パワーデバイス＆
パワエレ関連機器市場の現状と展望調査結果を公表。

パワー半導体 7 兆7,757 億円(2.4 倍)次世代パワー半導体が電動車
の普及、民生機器などへの採用増加で大きく伸長
・SiC パワー半導体 3 兆1,510 億円(8.1 倍)：電動車の増加に伴
　い採用が増加。将来的には価格下落で自動車以外の採用も広がる

市場は前工程装置、後工程装置、検査・試験装置に大別され、前工
程装置が80%近くを占める。2023年は中国を中心に電動車の普及拡
大に向けて、SiC向けの設備投資が積極的に行われたため、前工程
装置を筆頭に市場が拡大した。2024年は近年の旺盛な需要の反動で
伸びは落ち着くものの、設備投資の継続によって拡大を維持すると
みられ、2026年ごろまで毎年10%以上の成長が予想される。今後も
パワー半導体の需要増に伴って製造装置の需要も旺盛であるとみら
れる。最大の需要エリアである中国では内製化が進み、中国メーカ
による安価な装置が増加する可能性が懸念材料となっている。

・酸化ガリウムパワー半導体 385 億円：2024 年より量産開始予定。
　2025 年以降のFET 実用化に向け技術開発が進む
・GaNパワー半導体：スマートフォンなどの高速充電用ACアダプタ
　やサーバー電源向けがメインの市場であり、2023年は巣ごもり特
　需の落ち着きなどから前年より伸びは鈍化したが、前年比30%以
　上の成長となった。2024年もスマートフォンなどの民生機器やデ
　ータセンターのサーバー電源向けなどを中心に需要は増加すると
　みられる。今後は自動車・電装向けでオンボードチャージャやDC-
　DCコンバータといった補機系での本格的な採用によって市場は急
　拡大し、2035年は2,674億円が予測されている。

❏　次世代パワー半導体「窒化ガリウム」の魅力
物性面で炭化ケイ素（SiC）よりもパワー半導体への適性が高いと
される窒化ガリウム（GaN）の社会実装を加速するためには、縦型G
aNデバイスの実用化が欠かせない。そのためにはGaN on GaNの構造
を実現するための、結晶品質が高いGaN自立基板（GaNの単結晶基板
のこと。表面に活性層となるGaN膜を形成して利用する）が必須に
なる。

物性面で炭化ケイ素（SiC）よりもパワー半導体への適性が高いと
される窒化ガリウム（GaN）の社会実装を加速するためには、縦型
GaNデバイスの実用化が欠かせない。そのためにはGaN on GaNの構
造を実現するための、結晶品質が高いGaN自立基板（GaNの単結晶基
板のこと。表面に活性層となるGaN膜を形成して利用する）が必須
になるみられている。

【日本の技術動向】
・ロームをはじめ三菱電機、富士電機、日立製作所、東芝などでデ
 バイス・モジュールの量産及びそれを使ったシステム開発が行わ
 れている。
・企業を中心にSiC–MOSFET/SBDモジュールの応用が進展している。
・GaN基板について、HVPE技術の洗練、Naフラックス技術、アモノ
サーマル技術などの開発が進んでいる。
・GaN横型パワーデバイスについては、日本のメーカーの撤退があ
 ったが、東芝がGaN–on–Si 事業を再開した。
・世界で唯一、ベンチャー企業（ノベルクリスタルテクノロジー）
 が、Ga2O3バルク・およびエピ基板の製造販売をしている。
➲ via：研究開発の俯瞰報告書：ナノテクノロジ・材料分野（2023）　

※　All GaN Vehicle

 

沸騰大変動時代（八）

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救
ったと伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え
（戦国時代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編の
こと）と兜（かぶと）を合体させて生まれたキラクタ「ひこにゃん
」。

  大悪だいあくの熄やまぬ二月を清冽なみづ噴くやうな白梅はくばいが咲く

  アウシュグィッツ・コンプレクスは振りかざすものなのか無誘
  導爆弾までガザに落として
　　　　　　　　　　　　　　　　　　悪について　黒木三千代※

　　　　　　　　　　　　　　　　

※昭和十七年大阪府生、「未みら来い」会員　現代歌人協会会員、
　日本文藝家協会会員　ＮＨＫ学園短歌講座講師　歌集「貴妃の脂」
　「クウェート」

※「短歌研究 4月号」掲載。「鋭いなぁ」と釘付けになった二首で
　す。
※第三次世界大戦は核戦争になり、人類の自滅をもたらすとしばし
　ば考えられている。1962年のキューバ危機では、実際に誤って核
　攻撃命令が出されたが、現場のヴァシーリイ・アルヒーポフの判
　断で核ミサイル発射が水際で停止されていた。

　

❏　寿命迎えた太陽光パネル、リサイクルで「都市鉱山」に
地球温暖化を招く化石燃料から再生可能エネルギーへの転換に世界
がかじを切る中、古くなった太陽光発電用パネルをどうすべきかと
いう、新たな環境問題が持ち上がっているという（【AFP＝時事】
04.12）。米各地では毎日、数千枚の太陽光パネルが新たに設置され
ている。特に晴れの日が多い西・南部で多く、カリフォルニア州な
どの州はより環境に優しい発電に力を入れている。だがパネルの寿
命は約30年で、最初期に設置されたものは役目を終えつつある。こ
れらのパネルがただのごみとして埋められる前に、リサイクル網の
拡充が急務となっている。

アリゾナ州を拠点とする太陽光パネル専門のリサイクル会社「ウィ
ー・リサイクル・ソーラー（We Recycle Solar）」の代表、アダム・
サーイー（Adam Saghei）氏は、今後、大量の太陽光パネルがサプ
ライチェーンに戻り始める。どの産業でも問題になることだが、循
環型経済があまり考慮されていないなかった。太陽光は持続可能な
エネルギーだが、（設備を）使用後にどうするのか考える必要があ
る（そうだ、「リスク・インパクト・マネージメント」があるかな
いかわたし（たち）が呼ぶものだ）と話す。

また。老朽化したり、設置時やひょうなど自然災害により破損した
りした、修理ができないパネルはリサイクルされ、銀や銅、アルミ、
ガラス、シリコンが回収される。(鉛、ヒ素、ガリウムなどもだ）

サーイー氏によると、同社のエンジニアらが3年かけて太陽光パネル
のリサイクル方法を編み出した。「都市採鉱と呼んでいる」と話し
た。シリコンやガラスは「ゴルフ場のバンカーの砂や、精製してサ
ンドブラストに使うこともできる。屋外用暖炉に敷く石やガラスと
して使われることもあるとも話している。

持続可能なエネルギーインフラが専門のアリゾナ州立大学のメン・
タオ（Meng Tao）教授は、太陽光パネルの効率的なリサイクル制
度の整備が急務だと話し、米国も、国連（UN）気候変動枠組み条
約第28回締約国会議（COP28）での「化石燃料からの脱却」に合
意しており、太陽光パネルの設置は20年後にピークを迎えるとみ
られる。タオ氏は「ピーク後は、毎年の設置数と廃棄数はほぼ同じ
になる」との見方をAFPに示した。一方、今後10～20年間は廃棄
よりも設置される数の方が多い状態が続くという。タオ氏によると
太陽光パネルのリサイクルは、回収できる資源の価値が比較的低い
ことに加え、輸送費の高さもネックになっている。太陽光パネルは
遠隔地の民家などでも広く使われているが、古いパネルをリサイク
ルセンターまで運ぶだけでも多額の費用が掛か、一部の国や地域と
異なり、米国では太陽光パネルの撤去・リサイクルの費用は利用者
が負担する。このため、一般家庭では古いパネルをごみとして出す
方が安くつく。パネルのリサイクルにまでかかる総コストを軽減す
る「法的支援が必要」だ。同社のアリゾナ州ユマ（Yuma）の工場の
処理能力は1日7500枚。最終的に廃棄される部分は驚くほど少ない。
サーイー氏はパネルの製造とモデルによるが、最大99％をリサイク
ルできると話している。（via 日経XTECH 4.12）

❏　東レ系がマイクロLED普及への一手、全工程をデータ連係　　　

東レエンジニアリング（東京・中央、以下東レエンジ）と半導
体検査装置を手掛けるアドバンテストは戦略的提携を結んだ。
次世代ディスプレーである「マイクロLEDディスプレー」の市場
拡大を見込み、製造時にデータを統合する技術で協業する。両
社が2024年4月10日に発表した。マイクロLEDディスプレーは、環
境配慮型のディスプレーとして注目を集める。数10μm角の微細なLED
チップを基板に敷き詰めた、バックライトを使わない自発光ディスプ
レー。コントラスト比が高く、低消費電力や長寿命といった特徴を持
つ。今後、スマートウオッチや車載ディスプレーから業務用の大型デ
ィスプレーまで広範囲での使用が見込まれるが、まだ普及には至って
いない。マイクロLEDディスプレーの製造には、高い技術力が求めら
れる、約2500万個の微細なLEDを精緻に配置し、数％の割合で含まれ
ている欠陥LEDを排除しながら工程を進める必要がある。コストが高
く、少量生産に留まっている。

今回の提携ではマイクロLEDの早期普及を目指し、東レエンジの製造技
術とアドバンテストが持つ製造装置及びデータ連係や解析の技術を組
み合わせる。検査やレーザー転写、実装など製造の全工程にわたる技
術のデータを連係解析し、その結果を前段工程または次段工程に引き
渡す。これによりボトルネックの解消や欠陥があるLEDの原因を効率

良く特定できるようになる。



※ https://www.toray.co.jp/news/details/20211202132614.html

沸騰大変動時代（七）

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救
ったと伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え
（戦国時代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編の
こと）と兜（かぶと）を合体させて生まれたキラクタ「ひこにゃん」。

❏ 新しい種類の抗生物質を発見
多剤耐性菌に対して強力な活性を持つ全く新しい種類の抗生物質が
スウェーデンの研究チームによって発見された。

抗生物質は現代医学の基礎。 過去 １世紀にわたって、世界中の人
々の生活を変えてきた。今日、抗生物質を当然のことと考える傾向
があり、細菌感染症の治療や予防のために日常的に使用されている。
これには、たとえば、がん治療、侵襲的手術、臓器移植中、母親や
早産児への感染も含まれる。しかし、抗生物質耐性の増加により、
その有効性が脅かされている。 研究では、抗菌薬耐性による死亡数
が2050年までにがんによる死亡数を上回る可能性があると予測されて
いる。既存の耐性が存在しない新規治療薬の開発が不可欠。今月、ス
ウェーデンのウプサラ大学の研究者らは、国際協力の一環として開発
された新しい種類の抗生物質について説明した研究結果を米国科学ア
カデミー紀要に発表。 彼らが説明する化合物のクラスは、グラム陰
性菌がリポ多糖として知られる環境からの防御の最外層を合成する経
路で使用されるタンパク質、LpxH を標的としている。 すべての細菌
がこの層を生成するわけではありませんが、生成する細菌には、すで

に耐性を獲得している大腸菌（E. coli）や肺炎桿菌など、新しい治療
法を開発するのに最も重要であると世界保健機関によって特定された
微生物が含まれている。 

研究チームは、この新しい種類の抗生物質が多剤耐性細菌に対して
非常に活性があり、マウスモデルで血流感染症を治療できることを示
し、その可能性を示し。重要なのは、この化合物クラスは完全に新し
く、タンパク質 LpxH は抗生物質の標的としてまだ利用されていな
いため、このクラスの化合物に対する既存の耐性は存在しない。 こ
れは、現在臨床開発中の既存のクラスの多くの抗生物質とは対照的。

これらの結果は非常に有望ですが、科学者らは研究が初期段階にある
ことを強調する。このクラスの化合物がヒトでの臨床試験に使用でき
るようになるまでには、かなりの追加作業が必要となる。この初期段
階は、製薬会社グラクソ・スミスクラインの支援を受けたENABLEと
して知られるEUプロジェクトの一部を形成し、ヨーロッパ全土から学
術界および商業的利益を代表する利害関係者を集め、リソースと専門
知識を共有した。この抗生物質クラスは現在、スウェーデン研究評議
会などの機関から資金提供を受け、ENABLE-2 と呼ばれる後続プロ
ジェクトで開発が続けられている。

図１．A) 経路における LpxH の配置を強調した、グラム陰性細胞壁
と Raetz Kdo2-Lipid A 生合成経路の酵素の概略図 (13)。 明確に
するために、LpxH 反応までに基質の末端リン酸に結合する UDP は図
から省略。 描かれた反応の生成物は Kdo2-リピッド A で、その後コ
アオリゴ糖で装飾され、内膜のペリプラズムに面したリーフレットに
反転され、O 抗原が追加され、最終的に外膜の外側リーフレットに向
けられている。 ＬＰＳを形成する（１２）。 (B) LpxH (UDP-2,3-ジ
アシルグルコサミンヒドロラーゼ) はリピド A 合成の第 4 段階を触
媒し、UDP-2,3-ビス(3-ヒドロキシミリストイル) グルコサミンを加
水分解して 2,3-ビス(3-ヒドロキシミリストイル)- を生成します。 
β-D-グルコサミニル 1-リン酸 (リピド X) およびウリジン一リン酸。

【掲載論文】
・Title:Antibiotic class with potent in vivo activity targeting lipopolysaccharide 
　synthesis in Gram-negative bacteria
・April 5, 2024　121 (15) e2317274121 in　PNAS
・https://doi.org/10.1073/pnas.2317274121

❏ 光で細胞の脂質シグナルを操り記憶を強化

人間の体は，ホルモンや神経伝達物質などの化学物質を使って細胞間
で情報を伝達している。これらの化学物質は「ファーストメッセンジ
ャー」と呼ばれ，細胞膜にある受容体に結合すると，細胞内に「セカ
ンドメッセンジャー」と呼ばれる別の化学物質を生成する。セカンド
メッセンジャーは，細胞内の様々な機能を制御する。光遺伝学を使っ
てセカンドメッセンジャーを制御することは可能だが，これまで，PIP2
と呼ばれる脂質からIP3とDAGと呼ばれるセカンドメッセンジャーを生
成する酵素「ホスホリパーゼ C」を直接光で制御する方法は存在しな
かった。
4月6日、山梨大学と東京慈恵会医科大学は，光で細胞の脂質シグナル
を自在に操る技術「光駆動型ホスホリパーゼCβ（opto-PLCβ）」を
共同開発を公表。

【展望】opto-PLCβは，記憶形成に関わる脳内のシナプス可塑性や，
神経細胞の興奮伝達を光で制御できるため，記憶形成のメカニズム解
明や，神経疾患の治療法開発に役立つことが期待される。さらにopto-
PLCβは，脳・神経科学だけでなく，様々な分野で応用が期待される。
研究グループは，例えば，光によって癌細胞の増殖を抑制したり，光
で遺伝子発現を制御したりすることが可能になるかもしれないとして
いる。
【掲載論文】
・A light controlled phospholipase C for imaging of lipid dynamics and
　controlling neural plasticity
・DOI: 10.1016/j.chembiol.2024.03.001　in :Cell Chemical Biology

❏ 光 触媒 メタンの変換:現状 アート、課題、そして将来の展望④
【要約】
3. メタン光変換性能を向上させる戦略
3.1. 半導体の設計 
3.1.2. ヘテロ原子ドーピング
ドーピングは、使用されるドーパントの種類に応じて、p 型ドーピ
ングと n 型ドーピングに分類できる。ｎ型ドープ半導体およびｐ型
ドープ半導体は、それぞれホスト原子を電子豊富な置換物および電子
不足の置換物で置換することによって得ることができる。 TiO2 中の
これら 2 つの異なるタイプのドーパントが光触媒によるメタン変換
に及ぼす影響は、Zhang のグループによって研究されている 71。彼
らは、一連の n 型 (Nb、Mo、W、Ta) と p 型 (Ga、Cu、Fe) を合成
した。 ) ドープされた TiO2、メタンの非酸化カップリングに使用さ
れた。 n型ドーパントを含むTiO2は、p型ドーピングTiO2と比較して、
より高いメタン変換率を示しました(図44a)。 DFT 計算によって明ら
かになったように、n 型ドーパントは過剰な電子を TiO2 の隣接する 
Ti6c および Ti5c 原子に提供することができ、電子をメタンに移動
させることでメタン分子の分極と活性化を促進する (図 44b)。 さら
に重要なことは、C-C 結合の切断は、p 型ドープ TiO2 の脱着よりも
熱力学的に有利であり、活性サイトでの新しいメタンの吸着が妨げら
れ、結果としてメタン変換率が低下する。 逆に、C2H6 は C-C 開裂
反応を起こすのではなく、n 型ドープ TiO2 の表面から脱離する傾向
があり、高い C2H6 生成率につながった (図 44c)。


【関係論文】
・Title:Photocatalytic Conversion of Methane: Current State of the Art,
　Challenges, and Future Perspectives, in PMC
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく

❏ 反強磁性体のスピン方向を電圧で制御：制御効率は従来材料の
   50倍以上

４月５日、大阪大学や名古屋大学、三重大学、関西学院大学および,

高輝度光科学研究センターの研究グループは、反強磁性体であるク
ロム酸化物薄膜を用い、スピンの向きを電圧で制御することに成功し
た。制御効率は従来の強磁性体に比べ50倍以上も高いことを確認した。
【要点】
１．強磁性体であるクロム酸化物（Cr2O3）において発現する電気磁
　気効果を用いて、磁性の起源であるスピンを電圧で制御することに
　成功
２．電圧（電界）によるスピンの向き（ミクロなN極－S極の向き）の
　制御効率を、従来材料の50倍以上増大させることに成功
３．低消費電力かつ超高効率にスピン制御が可能で、電圧で動作でき
　るナノスピン材料の開発指針を提示 

【成果及び展望】

反強磁性体は、次世代高速通信（Beyond 5G(6G)）での利用が期待さ
れる磁性材料であり、その磁性を担うスピンの低消費電力・高速制御
が期待されています。今回の研究により、本来はマクロな磁化を持た
ない反強磁性体においても、電気磁気効果を利用することでそのスピ
ンを制御できることが明らかとなった。とりわけ、電圧によるスピン
制御が実現し、さらに、接合界面を用いた他の材料への展開も示した
ことは、低消費電力・高速スピンデバイスの実現に向けて、新たな道
を拓く。この成果は、電圧で駆動できるスピン材料の開発指針に関す
る重要な知見を提供するものであり、この知見に基づき材料探索を
進めることで、より高い性能を有する電圧駆動型のナノスピン
材料を見出すことができると考えているとのこと。
【関連論文】

Title：Giant gate modulation of antiferromagnetic spin reversal by the 
　　　magnetoelectric effect

DOI : 10.1038/s41427-024-00541-z
Paper: NPG Asia Materials vol. 16, article number: 20 (2024).

  今夜の映画　「誇り高き男」

彦根市は満開。ドライブイング。体調思わしくなく、デスクワークを
やめ町内の美化運動を開始する。効果があることがわかった。

沸騰大変動時代（六）

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救
ったと伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え
（戦国時代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編の
こと）と兜（かぶと）を合体させて生まれたキラクタ「ひこにゃん」。


❏ ペロブスカイト-ペロブスカイト-シリコン三重接合太陽電池
   変換効率44.3％の能力（充填率にして90.1％）をもつと試算

【要約】
ペロブスカイトベースの三重接合太陽電池は、高効率かつコスト効
率の高い太陽光発電エネルギー変換の可能性をもつ、ペロブスカイ
ト/ペロブスカイト/シリコン三重接合セルの光学特性のロードマッ
プをの提供する。 ペロブスカイト/ペロブスカイト/シリコン構造
の包括的な光電気モデルが Sentaurus TCAD で開発された。モデル
の光学部分は、三重接合太陽電池の評価測定で検証された。電気的
特性評価は進行中のプロセスで 最初の改善ステップは、両方のペ
ペロブスカイト層厚みを調整し、平面に対してバンドギャップを最
適化することで、光電流密度を 13.3 mA cm−2 、効率を 41.9% に
高めることが可能となった。 完全なテクスチャード構造で実装する
ことで、理想的な電気特性を仮定すると、44.3%変換効率で14.1 mA
cm−2の短絡電流と3.48 Vの開放電圧がえられた。



図１．a) この記事で調査した PPS 三重接合太陽電池の層スタック。
 b) 測定された EQE および反射率に対するシミュレートされた吸
収および反射率。シミュレーション値は実線で表され、点線は測定
値を表します。 FCA はシリコン内の自由キャリア吸収。色付きの
領域は、対応する層の光電流の因子の統合吸収を表す。
【掲載論文】
・Titol：Optoelectrical Modeling of Perovskite/Perovskite/Silicon Triple--
    Junction Solar Cells: Toward the Practical Efficiency Potential
・First published: 16 January 2024 in RRL Solar
       https://doi.org/10.1002/solr.202300887

❏ 光 触媒 メタンの変換:現状 アート、課題、そして将来の展望③
【要約】
3. メタン光変換性能を向上させる戦略
3.1. 半導体の設計 

3.1.2. ヘテロ原子ドーピング

光誘起キャリア分離効率が低いことは、光触媒によるメタン変換を

1 つ。 (74) 不純物ドーピングにより、CB と VB の間に追加のバン
ドが導入され、励起子をトラップし、半導体バルク内でのキャリア
の再結合を抑制することができる一方、不純物ドーピングは半導体
電解質界面の障壁高さを調整することもでき、これは光生成キャリ
アの選択的な電荷移動に有益である。 (75-77) 例えば、GaN への微
量の Si の導入は、フォトルミネッセンス (PL) スペクトルによれ
ば、光生成キャリア分離効率を促進することが証明された。 (78) 
さらに、ドーパントは化学種に対する表面親和性に影響を与える可
能性があるため、メタンの変換効率に影響を与える可能性がある。 
ヴィラら。 は、メタン変換における La ドーパントの役割について
詳細な説明を提供し。 (79) La ドーピングにより比表面積と細孔容
積が改善され、メタンの高い吸着能力をもたらした一方、La の導入
｝後に酸素欠損が生成される可能性があり、純粋な WO3 と比較して
吸着水の量が増加。その結果、より多くの・OH ラジカルが La ドー
プ WO3 の表面上の CH4 と反応できるため、La ドープ WO3 の CH3OH 
選択性は純粋な WO3と比較し 50%増加した。

ドーピングは、使用されるドーパントの種類に応じて、p 型ドーピ
ングと n 型ドーピングに分類できる。 ｎ型ドープ半導体およびｐ
型ドープ半導体は、それぞれホスト原子を電子豊富な置換物および
電子不足の置換物で置換することによって得ることができる。
TiO2 中のこれら 2 つの異なるタイプのドーパントが光触媒による
メタン変換に与える影響は、Zhang のグループによって研究されて
います。 (71) 彼らは、メタンの非酸化カップリングに使用される一
連のn型 (Nb、Mo、W、Ta) および p 型 (Ga、Cu、Fe) ドープ TiO2 
を合成しました。 n型ドーパントを含む TiO2 は、p 型ドーパント
を添加したTiO2と比較して、より高いメタン変換率を示し (図 4a)。 
DFT 計算によって明らかになったように、n 型ドーパントは過剰な
電子をTiO2の隣接する Ti6c 原子および Ti5c 原子に提供すでき、
電子をメタンに移動させることでメタン分子の分極と活性化を促進
 (図 4b)。さらに重要なことは、C-C結合の切断は、p型ドープTiO2 
の脱着よりも熱力学的に有利であり、活性サイトでの新しいメタン
の吸着が妨げられ、結果としてメタン変換率が低下。反対に、C2H6
はC-C開裂反応を起こすのではなく、n型ドープTiO2の表面から脱離
傾向があり、高いC2H6生成率につながつた（図4c）。
【関係論文】
・Titol:Photocatalytic Conversion of Methane: Current State of the Art, 
　Challenges, and Future Perspectives
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく
【最新特許技術：メタネーション】
１．特開2024-40891　水電解一体型メタネーションセルおよびそれ
　を用いた電解メタネーション装置
【要約】      （修正有）
図１のごとく、水を電気分解して酸素と水素イオンを生成するアノ
ード５、及び、アノードに水を供給する第一流路６を備える、アノ
ード部２と、水素イオン伝導性を有する電解質４と、水素イオンを
還元して水素を生成するカソード７、二酸化炭素を還元して炭素化
合物を生成する触媒層１３、触媒層に二酸化炭素を供給する第二流
路８、及び、生成された炭素化合物を排出する第三流路９を備える
、カソード部３とを備え、カソード部において、第二流路および第
三流路がいずれもカソード部の一方の側面に設けられ、触媒層が第
二流路と第三流路とを隔てる幅方向の仕切り板１０を有し、かつ、
仕切り板の一部に第四流路１１が設けられている、水電解一体型メ
タネーションセル１でカソードとアノードに流す電力原単位を小さ
くし、効率よくＣＯ２ガスから炭素化合物を生成できる水電解一体
型メタネーションセルおよび電解メタネーション装置を提供する。

【選択図】図１

【符号の説明】１ 水電解一体型メタネーションセル ２ アノード部
３ カソード部 ４ 電解質 ５ アノード ６ 第一流路 ７ カソード
８ 第二流路 ９ 第三流路 １０ 仕切り板 １１ 第四流路 １２ 絶縁
シート  １３ 触媒層
【発明の効果】 本開示によれば、カソードとアノードに流す電力原
単位を小さくし、効率よくＣＯ２ガスから炭素化合物を生成できる
水電解一体型メタネーションセルおよび電解メタネーション装置を
提供することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】水を電気分解して酸素と水素イオンを生成するアノー
ド、及び、前記アノードに水を供給する第一流路を備える、アノー
ド部と、水素イオン伝導性を有する電解質と、水素イオンを還元し
て水素を生成するカソード、二酸化炭素を還元して炭素化合物を生
成する触媒層、前記触媒層に二酸化炭素を供給する第二流路、及び
生成された前記炭素化合物を排出する第三流路を備える、カソード
部とを備え、前記カソード部において、第二流路および第三流路が
いずれも前記カソード部の一方の側面に設けられ、前記触媒層が第
二流路と第三流路とを隔てる幅方向の仕切り板を有し、かつ、前記
仕切り板の一部に第四流路が設けられている、水電解一体型メタネ
ーションセル。
【請求項２】前記仕切り板の面積が、前記触媒層の幅方向の断面積
の１／３以上である、請求項１記載の水電解一体型メタネーション
セル。
【請求項３】第四流路が、第二流路および第三流路から離れた位置
に設けられている、請求項１記載の水電解一体型メタネーションセ
ル。
【請求項４】第四流路の流路面積が、第二流路の入り口の流路面積
と同等またはそれ以上である、請求項１記載の水電解一体型メタネ
ーションセル。
【請求項５】前記仕切り板が、凹凸形状、波板形状、及び、上下方
向に突出している凸部を備える形状から選択される少なくとも一つ
の形状を有する、請求項１記載の水電解一体型メタネーションセル。
【請求項６】  請求項１～５のいずれかに記載の水電解一体型メタ
ネーションセルと、前記アノード部と前記カソード部との間に電流
を流す電源とを備える、電解メタネーション装置。

２．特開2023-179172　電解合成システム（特許 有効）

【要約】（修正有）
図１のごとく電解合成システム（１０）は、水素ガスと一酸化炭素
ガスとが所定の濃度比で炭化水素合成装置（２０）に供給されるよ
うに、第１濃度センサ（６２）の検出結果に基づいて、水素ガス貯
留装置（５２）から生成ガス流通路（３４）に供給される水素ガス
の流量と、一酸化炭素ガス貯留装置（５６）から生成ガス流通路（
３４）に供給される一酸化炭素ガスの流量とを調整する調整装置（
６６）を備えることで、解合成システムにおいて得られる水素ガス
および一酸化炭素ガスの濃度比が変動することによる、メタン等の
炭化水素の合成効率の低減を抑制する電解合成システムを提供する。

図１．
【符号の説明】１０…電解合成システム １２…水源　１４…二酸化
炭素源 １８…電解装置　２０…炭化水素合成装置 ３４…生成ガス
流通路　３６…分岐流通路 ３９…合流流通路　５０…分離装置 ５２
…水素ガス貯留装置　５６…一酸化炭素ガス貯留装置 ６０…切換装
置　６２…第１濃度センサ ６４…第２濃度センサ　６６…調整装置
６８…制御装置　７４…弁制御部 ７６…切換制御部　７８…判定部

【特許の請求範囲】（割愛)

※ メタネーション装置は10年以内に世界展開しているだろう。



❏ 量子光学で光バネの硬化に成功

向かい合わせに配置した鏡の間の空間にレーザー光がため込まれる
光共振器において，レーザー光が鏡を押す力を復元力として用いる
振動子は光バネ。機械振動子のような熱ゆらぎがほとんどないため，
微小信号計測のための究極のプローブとして注目されている。光バ
ネを硬くすることができれば，鏡の振動の抑制や，高周波の測定が
可能になり，プローブとしてのユーティリティもさらに向上するが，
従来の光バネの硬さには光量で決まる上限が存在する。

４月５日、東京工業大学らの研究グループは非線形光学効果の１つ
の光カー効果（Kerr効果）を用いた信号増幅を導入。この研究では
２次の非線形感受率と結合して現れるカスケード式の光カー効果を
利用。カスケード式の光カー効果は，非線形光学結晶の温度を変え
ることで調整することができる。

この研究では，光共振器を構成する鏡のうち1枚を，共振周波数14Hz
の渦巻バネで懸架された280mgの軽量鏡にした。使用するレーザー波
長は1,064nmで，光共振器内の光量は最大でおよそ40W。非線形結晶
を挿入しない状態で測定した光バネの周波数は53Hzであった。この
共振器に，非線形結晶として長さ10mmの周期分極反転リン酸チタン
カリウム結晶を挿入し，結晶の温度を倍波生成損失の少ない39.6℃
と45.4℃という2つの温度に制御した状態で，光バネの測定実験を
行なった。この場合，屈折率の温度依存性に起因する光熱効果によ
って光共振器の応答が変化するため，懸架鏡を使わずに光熱効果を
精密に測定し，光バネ観測実験の結果から光熱効果の寄与分を除去
するという解析を行う。

その結果，39.6℃のときには光バネ周波数が67Hzに上昇し，光バネ
の硬さを表す光バネ定数がおよそ1.6倍上昇したことが分かった一方
結晶温度が45.4℃のときの光バネ定数の増加は39.6℃のときより小
さくなり，結晶温度を変えれば信号増幅の大きさを調整できること
も分かり、光カー効果（Kerr効果）は入射光の強度に比例するため，
光バネ定数の差は入射光強度が強いほど大きくなったことで、次世
代重力波望遠鏡の高周波感度を向上させる技術に応用可能となる。

❏ マイクロ太陽光発電ドローンは 3.5 分の自律性を実現

この太陽光発電超小型航空機の設置面積は 0.15 m x 0.15 m、重量
はわずか 0.071 kg です。 開発者によれば、これはこれまでに開発
された中で最小の太陽光充電可能なマルチローターだという。 
米国に本拠を置くサンパワー社の効率22.6%の太陽電池モジュール
技術と、リチウムポリマー電池をベースとした0.3Ah蓄電システム
を採用している。

自律型マイクロドローンを組み込んだワイヤレス・メンテナンス
事業が全面展開時代が開幕している！

　　今夜の映画

ロシア革命の犠牲から奇跡的に逃れ今も生存を伝えられるロマノフ王朝の皇女
アナスタシアに絡まる恋と陰謀を描いた話題作。原作はガイ・ボルトンの潤色
によるフランスのマルセル・モーレットの戯曲により、「旅情」のアーサー・
ローレンツが脚色、「愛情は深い海の如く」のアナトール・リトヴァクが監督
した。撮影は「旅情」のジャック・ヒルドヤード、音楽は「バス停留所」のア
ルフレッド・ニューマン。主な出演者は、「王様と私」のユル・ブリンナー、
「われら女性」以来久々のイングリッド・バーグマン。

沸騰大変動時代（五）

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救
ったと伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え
（戦国時代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編の
こと）と兜（かぶと）を合体させて生まれたキラクタ「ひこにゃん」。

【紫式部日記（壱）1005～】

  すきものと 名にし立てれば 見る人の 

  折らで過ぐるは あらじとぞ思ふ

  人にまだ 折られぬものを たれかこの 
  すきものぞとは 口ならしけむ

  夜もすがら 水鶏よりけに なくなくぞ 
  真木の戸口に 叩きわびつる   

　女郎花 さかりの色を 見るからに
  露の分きける 身こそ知らるれ

　白露は 分きても置かじ 女郎花 
　心からにや 色の染むらむ

　菊の露 若ゆばかりに 袖触れて 
　花のあるじに 千代は譲らむ

※紫式部日記絵巻は、紫式部によって記された『紫式部日記』を元に制
　作された絵巻物。

※大河ドラマを百倍楽しむツールが欲しいと痛烈に思いますね、本当に！


【ちょこトレ記】
ちょっとした買い物は、ヘルメット装着バイクで足腰強化に（強風・雨
の日は自家用車に変更）

❏  世界初！走行中もEVにワイヤレス充電高速道路
やっと。走行中に道路から充電する」という解決か、インディアナ州で
誕生する見込みだという。

インディアナ州ウエストラファイエット — 「アメリカの十字路」におい
て、パデュー大学の技術者とインディアナ州運輸省 (INDOT) は、トラク
タートレーラーから乗用車に至るまでの電気自動車が高速道路を走行中
｝にワイヤレス充電できるようにする取り組みを行っている 。早ければ
4月1日にも、米国高速道路231号線の400メートルのテストベッドで建設
が始まＬている？ ウェストラファイエットの高速道路52号線。パーデュ
ーのエンジニアが設計した特許出願中のシステムが高速道路で走行する
大型電気トラックにどの程度電力を供給できるかをテストするために使
用する。インディアナ州のエリック・ホルコム知事は、2022年にエジプ
トで開催された国連環境会議、COP27の出席者に対し、「パーデューの
エンジニアや先駆者の方々のおかげで、世界初のワイヤレス充電用の高
速道路テストベッドを開発中」という。 インディアナ州に本拠を置く企
業カミンズ社が提供した電気トラックは、来年開始予定の試験的プログ
ラムの一環としてテストベッドの上を走行する予定。 今後 4 ～ 5 年以内
にインディアナ州の高速道路の一部を電化することが期待されています。

他のいくつかの州や国も、EVをワイヤレス充電する道路のテストを開始。 
しかし、高速道路、特に大型トラックでこれを可能にするのは独特の課
題。 自動車は都市部の道路より高速道路ではるかに速く移動するため、
より高電力レベルで充電する必要がハードルとなる。

道路の舗装でEVに電力を供給できる

携帯電話を持っていて、それを充電器の上に置くと、充電器からその携
帯電話にいわゆる磁場が発生。 唯一違うのは、出力レベルが高く、車道
から車両までの長距離を走行でき、 米国の州間高速道路システムの 20%
 を占めるコンクリート舗装で動作するように送信コイルを設計。 他のコ
イル設計は、アスファルト舗装での使用のみを目的として開発される。
全体的な考え方は、走行中に車を路上で充電できれば、基本的には無料
で車に乗っていることになる、


❏　ありふれた軟磁性合金が3分の熱処理で次世代熱電変換材料に
3月28日、NIMSと名古屋大学からなる研究チームは、トランスやモーター
用の軟磁性材料として広く利用されている鉄基アモルファス合金が、短
時間の熱処理だけで、電流と熱流をそれぞれ直交する方向に変換できる
“横型”熱電変換材料になることを実証した。
【要点】
１．トランスやモーター用の軟磁性材料として広く利用されている鉄基
　アモルファス合金が、短時間の熱処理だけで、電流と熱流をそれぞれ
　直交する方向に変換できる“横型”熱電変換材料になることを実証・
２．これまで、磁性材料における横型熱電効果を用いれば、電流と熱流
　がそれぞれ平行な方向に変換される縦型熱電効果と比較して、熱電変
　換素子の構造が簡略化されるため、素子の汎用性・耐久性の向上や低
　コスト化に繋がると期待されている。つまり、横型熱電変換のための
　磁性材料開発においては、電子構造に着目した新物質探索が主流であ
　り、材料中の微細組織に着目した研究は行われていなかった・
３．研究チームは、鉄基アモルファス合金を3分間熱処理するだけで、材
　料の平均組成を変えることなく、横型熱電効果の一つである異常ネル
　ンスト効果の性能 (異常ネルンスト係数) が大幅に向上することを実
　証。
４．開発した磁性材料は容易に量産化・大面積化が可能で、自在に曲げ
　ることもでき、微細組織制御によりさらに異常ネルンスト係数が大き
　い磁性材料を開発することで、電子デバイスの省エネルギー化に資す
　る発電技術や熱センシング技術への応用展開を目指す。

※異常ネルンスト効果は，磁性体において温度勾配と磁化の外積方向に
熱起電力が発生する現象ゼーベック効果は温度差があれば発電し，機械
的な可動部などを必要としないため，静音な発電素子に用いることがで
きる。熱電発電素子の性能を特徴づける量として，無次元性能指数（ZT）
が用いられる。一般に，高効率な熱電発電素子の条件として，ZT􀀟1 が
必要であるといわれるが，材料そのものだけでこの条件を満たすものは
少ない．一方，ネルンスト効果でも同様に性能指数を定義することがで
きる。

図１．図8 (a)ゼーベック素子およびネルンスト素子の動作時におけるエ
ネルギーフローの模式図．(b)ゼーベック素子およびネルンスト素子の熱
電変換効率の最大値（ξmax）の性能指数依存性．．
※ 横型熱電変換 接合の無い熱電変換素子の実現に向けて 内田 健一．

：

津軽三味線による派手な演奏で良く知られ、「津軽よされ節」「津軽お
はら節」と共に津軽三つ物の一つであり、またその代表ともされる[1]。 

津軽じょんから節は瞽女や座頭によってよく唄われた北陸の「新保広大
寺くずし」を元唄とし、津軽にはいり発展。単に「じょんから節」と呼
ばれる場合、津軽に伝わるこの津軽じょんから節を指す場合も多いが、
石川県野々市市の「野々市市じょんから節」白山市の「柏野じょんがら
踊り」など、他の地方にも「じょんから（じょんがら）」と呼ばれる唄
が伝わっている。 

津軽三味線によって行われる演奏の曲調はこれまでに数度変化しており
現代のじょんから節の曲調は古来の「じょんから口説」からは離れてい
る。大きく新民謡流行以前の（1887年（明治20年）頃より前の）ものを
「旧節」、昭和初期までのものを「中節」、それ以降の（特には戦後に
流行した）ものが「新節」と呼ばれ、2021年現在では旧節のような民謡
としての前弾き・民謡の伴奏へと立ち返りながらも盛り上げる「新旧節
」がある。 

津軽じょんから節では多く自由な即興演奏が行われる。戦前にレコード
に録音された白川軍八郎による旧節でも確認されるように、節を問わず
多く即興演奏が行われた[4]。戦後、新節が流行すると中節で用いられて
いた三拍子の旋律的装飾音は捨てられ、強く弦を叩く弾法へと変わり、
旧節・中節のように唄の構造が重視されない前奏部分が重視されるよう
になった。また、津軽じょんから節では、曲弾きといわれる津軽三味線
だけの演奏が広く行われる[5]。「発祥の地」の黒石市では毎年「本場津
軽民謡全国大会」が行われるが、津軽じょんから節部門では「唄の部」
「踊りの部」の他「三味線の部」があり、じょんから節の曲弾きが競わ
れる[10]。津軽三味線の競技会である「津軽三味線世界大会」でも曲弾
きが競われ、民謡が歌われるものは別途「唄付き」として分けられてい
る。 

じょんから節発祥伝説が青森県黒石市（旧・浅瀬石村）に伝わっている。
1597年（慶長2年）、浅瀬石城主・千徳政氏が大浦為信によって討たれた
が、為信は追い打ちを止めず千徳家の墓所を掘り起こそうとした。これ
に菩提寺の神宗寺の僧侶・常縁が抗議したために為信によって追われ、
常縁は浅瀬石川に身投げすることとなった。この身投げした河原が「常
縁河原」と呼ばれのちには「上河原」へと変化した。伝説ではこの常縁
の物語を口説唄にした「上河原節」が「じょんから節」となったと伝え
られる。黒石市ではこの口説唄「上川原口説き」「黒石じょんから」を
津軽じょんから節の元唄であるとしており、「津軽じょんから節の発祥
の地」の石碑が当地の民謡家によって建てられている。 

2020年3月には上妻宏光の『TSUGARU』に旧節・中節・新節が収録される
など、21世紀にはいっても津軽じょんから節は広く唄われ、演奏される
と言われている。  via Wikipedia




●　今夜の寸評：観桜会とグランドゴルフのはちあわせになった日曜日
　　　　　　　　ぐったり疲れる中でのタイピング。やり直しはつらい。
　　　　　　　　今日もまた報告事項が残件し、懸念事項が未処置とな
　　　　　　　　る。したがい、開発テーマ先送りとなる。いっそのこ
　　　　　　　　と英文で丸写し状態で記録しておこうと考えるがそれ
　　　　　　　　もはばかる。どうしよう？

沸騰大変動時代（四）

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救
ったと伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え
（戦国時代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編の
こと）と兜（かぶと）を合体させて生まれたキラクタ「ひこにゃん」。





❏ 高効率・高品質レーザー加工技術開発
新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は，経済安全保障を
強化・推進する観点から支援対象とすべき先端的な重要技術の研究
開発を進める「経済安全保障重要技術育成プログラム（通称“K 
Program”）」の一環で実施する研究開発として，高効率・高品質
レーザー加工技術の開発に着手するという。

世界的に、科学技術・イノベーションが国家間の覇権争いの中核と
なっている中、日本が技術的優位性を高め、不可欠性を確保には研
究基盤を強化はもちろんのこと、市場経済のメカニズムのみに委ね
るのではなく、国が強力に重要技術の研究開発を進め、育成してい
く必要があり、そこで、経済安全保障を強化・推進するため、内閣
府や経済産業省、その他の関係府省が連携し、先端的な重要技術の
研究開発から技術実証までを迅速かつ柔軟に推進するため、本プロ
グラム※1が創設された。
※ 開発するレーザー技術を用いることで、レーザー等における消
費エネルギーを大幅に削減し、約655万トン/年のCO2削減を目指す。

❏ 「世界初」半導体製造工程に量子技術導入、生産効率改善

2023年12月5日、ロームはQuanmaticと協働で半導体製造工程の一部
であるEDS（Electrical Die Sorting）工程に量子技術を試験導入して製
造工程における組み合わせ最適化を目指す実証が完了したと発表し
た。同実証で生産効率改善に一定の成果が得られたことから、ロー
ムは4月に本格導入を目指す。ここで。EDS工程とは。ウェハに形成
された集積回路チップの電気的動作が良好かどうかを判断するプロ
セス。EDS工程は大きく分けて、①ET Test & WBI工程(Electrical 
Test & Wafer Burn In)、② Pre-Laser、③Laser Repair & Post Laser、④T
ape Laminate & Back Grinding、⑤Inkingの5段階がある。 まず、電気
的な特性を検査し、各チップが規定に適合した品質レベルに達して
いるか確認する。各検査過程で良品か判断し、修復(Repair)できる
と判定されたチップは 良品として作り直し、不良品と判定された
チップはインキング(Inking)   を行い、その後の工程から取り除く。 
このように、EDS工程はチップが良品かどうかを判断する第一関門
となり、半導体プロセスに欠 かせない工程。    

量子計算技術によるEDS工程の最適化　出所：ローム　
via EE Times Japan

❏ 光 触媒 メタンの変換:現状 アート、課題、そして将来の展望②
１．はじめに
大気中のメタン濃度を下げるために 通じて エネルギー効率が高く、
環境に配慮した光触媒プロセス、素晴らしい 光触媒の効率的なシス
テムを利用するための努力がなされている メタン変換。ただし、
メカニズムは 触媒が異なれば、十分な検討と分析が必要。 さらに、
光触媒メタン変換の応用可能性 さまざまなメタン排出シナリオで、
これは非常に重要 その将来の実用化については、議論されていない。
この中で、 レビュー、光触媒とシステムの概要を提供します 光触
媒メタン変換プロセスの設計戦略 (形態制御による半導体設計を含
む、 ヘテロ原子ドーピング、ファセットエンジニアリング、助触媒
修飾、 電子スカベンジャーの利用)、これらの戦略がどのように パ
フォーマンス、メカニズム、および経路に影響を与えます。さらに、
まとめます 地球上の人為的メタン排出シナリオと分析 光触媒メタ
ン変換の応用可能性 これらのシナリオ。最後に、主な課題と展望
について概説します 光触媒によるメタン変換用。このレビューが
 望ましい光触媒の開発に貴重なガイダンスを提供する メタン変換
システムと生産された処理のためのインスピレーション メタン。

２．メタンの光触媒変換の基礎
半導体のバンドギャップエネルギー（Eg）より高いエネルギーの光
照射下では、価電子帯（VB）上の電子が伝導帯（CB）に励起され、
VB上に正孔が生成されます。 生成された分離された電子と正孔は
半導体の表面に移動し、酸化還元反応に参加することができます。 
(32) したがって、光触媒によるメタン変換の効率は 3 つの重要な
パラメーターによって決定され、ηtotal = ηabs × ηcs × ηredox 
として説明できます。ここで、ηabs、ηcs、および ηredox は光
吸収効率、キャリア分離効率、および表面反応効率を示す。 
それぞれ。 したがって、強い光吸収能力、効率的なキャリア分離
能力、およびメタン変換のための豊富な活性点を備えた光触媒を設
計するには、多大な努力を払う必要がある。 しかし、メタン変換と
汚染物質の酸化に関しては光触媒間に違いがあることは注目に値す
る。 汚染物質の酸化の場合、汚染物質を完全に（CO2、H2O、また
は少なくとも無害な生成物に）軽減するためには、通常、H2Oを効
率的に活性化して・OHにできる光触媒が必要。 

図 2. 半導体ベースの光触媒によるメタン活性化メカニズムの
　　概略図

メタンは、光触媒作用により、気体生成物 (C2H6、C2H4、C3H8)や
液体生成物 (CH3OOH、CH3OH、CH3CH2OH、HCHO、HCOOH) などのさま
ざまな生成物に変換できる。 生成物の種類は反応系に関係。 たと
えば、C2H6 および C2H4は経済的価値が高く、通常はメタンの酸化
カップリング (4CH4 + O2 → 2C2H6 + 2H2O、ΔG0298 K = −32
0 kJ mol–1) またはメタンの非酸化カップリング (2CH4 → C2H6 +
 H2) を介して目的生成物となる。ΔG0298 K = 68.6 kJ mol–1)、
気体-固体反応条件下では、液体含酸素化合物は液体-固体反応条件
下でメタンの部分酸化を介して合成できます。 液体-固体反応の場
合、•CH3 ラジカルは、O2 の存在下で•OOH と反応して (O2 + e- 
+ H+ → •OOH)、CH3OOH を形成する傾向がある。
これは CH3OH に還元され、その後 HCHO/CO2 に酸化される。 
さらに、・CH3 ラジカルは、・OH または H2O と反応して CH3 OH 
を生成することもあります。 (31、44、45) 液体生成物の選択性は、
触媒表面でのそれらの脱着能力に関連する。 さらに、合成ガス (C
O および H2) は、メタンの水蒸気改質として知られる H2O (ガス)
 または CO2 によるメタン改質 (CH4 + H2O → 3H2 + CO、ΔG0298
 K = 142 kJ mol–1) を通じて得ることができます。 メタンの乾式
改質 (CH4 + CO2 → 2H2 + 2CO、ΔG0298 K = 171 kJ mol–1)。
 (46-48) 一般に、メタンの非酸化カップリング、メタンの水蒸気
改質、メタンの乾式改質など、酸素が関与しない変換プロセスは熱
力学的に不利。 これらのプロセスは、供給される光エネルギーに
よって温和な条件下で駆動される。

3. メタン光変換性能を向上させる戦略
3.1. 半導体の設計 

半導体は光触媒の重要な構成要素であり、光を吸収して電子 - 正孔
対を生成する役割を果たします。 メタンを光触媒的に変換するに
は、半導体の CB/VB 上の電子および/または正孔が、対応する化学
反応を引き起こすことが条件となる。 酸素を含む変換システムの
場合、半導体の CB は、O2/・O2- (E° = −0.33 V vs NHE、通常の
水素電極) または O2/・OOH (E°) の電気化学ポテンシャルよりも
負である必要がある。 = −0.05 V vs NHE）活性ラジカルを生成
する。 ZnO (44、49、50) と TiO2 (51) はどちらもメタンの好気的
変換に適した代替品です。 酸素を使用しない変換システムの場合、
メタンの C-H 結合は、h+ または •OH の攻撃によってのみ活性化
できる。 したがって、VB はメタン酸化 (CH4/・CH3、E° = 0.83 
V vs NHE) または水酸化 (H2O/・OH、E° = 2.30 V vs NHE) の電
気化学ポテンシャルよりも正である必要がある。 ZnO、(30,31) 
TiO2、(51) WO3、(52) および BiVO4 (53-55) はすべて、これらの
嫌気性変換システムでメタン変換を達成するのに適切な半導体と考
えられる。 それにもかかわらず、純粋な半導体は、光生成キャリ
アと欠損した活性サイトの急速な再結合によって制限される。 
近年、形態制御、ヘテロ原子ドーピング、ファセットエンジニアリ
ング、助触媒修飾などのいくつかの戦略が提案されている。 これ
らの戦略については、次のセクションで詳しく説明する。

3.1.1. 形態制御

半導体は、その次元に応じて、ゼロ次元 (0D)、一次元 (1D)、二次
元 (2D)、および三次元 (3D) ナノ構造に分類できる。 ユニークな
ナノ構造を有するこれらの材料は、そのサイズ効果（0D量子ドット
）、大きな比表面積（2Dナノシート）、光の有効利用（3D多孔質材
料）により多くの注目を集めています。 (56,57) このパートでは、
形態と光触媒性能の関係についての詳細な説明を以下に示す。

近年、量子サイズの半導体などの0D材料が、その大きな比表面積、
低コスト、短いキャリア伝達経路、および容易な表面官能化により、
有望な光触媒として浮上している。 サイズが1ミリメートルから5
ナノメートルに縮小されると、比表面積は106倍に増加する。 
(このような状況下で、光触媒によるメタン変換における量子サイ
ズの BiVO4 ナノ粒子 (q-BiVO4、4.5 nm) の性能が Tang のグルー
プによって研究されました (図 3a)。 (59) バルク BiVO4 と比較
して、q-BiVO4 の生成物収率 (CH3OH および HCHO) は、表面積と
運動エネルギーの増大により 4 倍の向上を示した。 触媒のサイズ
が小さいにもかかわらず、形態、化学状態、および初期活性は、
5 回の光触媒サイクル (1 サイクルあたり 3 時間) 後もほとんど
変化せず。 •OH は CH4 の活性化と CH3OH のさらなる酸化に関与
するため (図 3b)、光源の波長を制御することが •OH 濃度と生成
物の選択性を変更する効果的な方法であることが示した。 具体的に
は、この反応では、可視光照射 (400 ～ 780 nm、170 mW cm-2、7 
時間) では CH3OH に対して 96.6% の選択率が得られたが、紫外線
照射 (300 ～ 400 nm) では 86.7% という高い HCHO 選択率が達成
された。 nm、170 mW cm-2、3 時間）CH3OH の酸化が促進される。

図 3. 
0D 半導体は、他のコンポーネントと簡単に組み立てて、コアシェル
構造やヘテロ接合などの複雑な構造を形成できる。これにより、電
荷分離効率がさらに向上し、安定性が向上し、メタン変換の活性中
心が調整される、そのサイズが空乏層の幅に匹敵する場合、バルク
再結合が発生しやすくる。 したがって、0D 半導体のサイズは適切
に制御が必要。     

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく

     今夜の一曲；「一期一会」

一期一会のはかなさつらさ
人恋しさをつのらせる
忘れないよ遠<離れても短い日々も浅い縁(えにし）
忘れないで私のことよりあなたの笑顔を忘れないで
忘れないよ遠<離れても短い日々も浅い縁(えにし㈹
忘れないで私のことよりあなたの笑顔を忘れないで
あなたの笑顔を忘れないで

●今夜の寸評；災害は忘れたころにやって来る
19:00から自治会館にて防災委員会に出席（ブロックの避難誘導担当）