１２ 顔 淵 がんえん
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「内に省みて疾しからずんば、それ何をか憂え何をか懼れん」（４）
「君子敬して失うなく、人と恭しくして礼あらば、四海の内みな兄弟なり」
（５）
「百姓足らば、君たれとともにか足らがらん。百姓足らずば、君たれととも
にか足らん」（９）
「君、君たり、臣、臣たり、父、父たり、子、子たり」（11）
「君子の徳は風なり。小人の徳は草なり。草これに風を尚うれば必ず催す」
（19）
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６．君主の徳性について子張が質問したとき、孔子はこう答えた。
「腹黒い臣下ともなると、一見それとわかるような謹言はやらない。水が土
にしみこみ、ほこりが肌にしみつくように、いつのまにか君主の心に食いい
ってしまうものだ。もしこういう巧妙な漫言を受けつけない君主であれば、
人を見抜く徳性の持ち主といってよいだろう。いや、そればかりか、達人と
いってもよいだろう」司馬牛は嘆かずにいられなかった。
子張問明、子曰、浸潤之譖、膚受之愬、不行焉、可謂明也已矣、浸潤之譖、
膚受之愬、不行焉、可謂遠也已矣。
英訳文
Zi Zhang asked about intelligence. Confucius replied, "If you can
ignore a repeated slander and a false accusation against an innocent
person, you are intelligent. If you can do that, you can also foresee
many things."
電気自動車の完全普及によるCO2排出量削減の効果
２月19日、京都大学と広島大学らの気候変動に関する研究グループが中心
となり、将来の電気自動車の導入とそれによるCO2 排出量削減の効果を解
明。現在電気自動車が急速に普及してきており、それによって将来の自動
車由来のCO2 排出量は大きく変わると予想されている。2015年のパリ協定
では、国際社会は全球平均気温の上昇を２℃以下に抑え、温室効果ガスの
排出を今世紀後半に実質ゼロまで下げるという気候安定化目標を掲げたが、、
それに電気自動車がどのように貢献できるのかという問題は明確でなかっ
た。同研究グループは、電気自動車の導入状況と交通部門以外の排出削減
努力の進展度合いにより６通りのシナリオを設定、コンピューターシミュ
レーション（数値計算）を行いその結果、電気自動車の導入により、エネ
ルギー消費量が減少するが、発電システムが火力発電依存の現状のままで
は将来のCO2 排出量はほとんど変わらず、全体としては正味で増加してし
まうことがわかった。さらに、仮に発電システムに再生可能エネルギーを
大規模に導入したと仮定しても、２割程度のCO2 削減にとどまる。この結
果は、パリ協定の２℃目標を達成には、交通という単一セクターの限定的
な取り組みだけでは難しく、家庭 産業 交通といったエネルギー需要全体
と共に、発電などのエネルギー供給が脱化石燃料化してかなければならず、
社会全体での取組みが必要である。
ortで計算されるエネルギー消費量を表す。
上記のシナリオでシミュレーションを行った結果、本研究では次のことが明
らかになった。
(1) 電気自動車の導入により交通部門のエネルギー消費量は下がる（下図左）。
(2) 電気自動車の導入により自動車由来の直接CO2 排出量も抑制されるが、
発電システムが火力発電に依存
する現状では、人間社会全体からの排出量は逆に増加してしまう（下図右①
と④の比較）。
(3) 自動車をすべて電気自動車にして、発電システムを再生可能エネルギー
に置き換えることで、CO2 排出量は２割程度削減することができる（下図右①、
⑥の比較）。
(4) 自動車関連の対策だけではパリ協定の2℃目標には程遠く、目標達成のた
めには家庭 産業 交通といったエネルギー需要側全体と発電を含むエネルギ
ー供給側が総動員で脱化石燃料化しなくていけない （下図右②、⑤に相当）。
FDA １０倍高速新コロナウイルス検査装置
FDAの１０倍高速新型コロナウイルス検査装置FDAは、新しいコロナウイルステ
ストの緊急認可を付与。完全自動化されたシステムは、患者の検査速度を10倍
改善し、１週間あたり約400,000（40万）の検査できるという（New coronavirus t
est is 10times faster,FutureTimeline.net,2020.3.15）。
コロナウイルスのパンデミックが新しい10年の予想外の始まりである。現在、
世界中の感染者数は162,000人で、指数関数的に増加している。現在の死者数
は6,000人で、典型的な季節性インフルエンザの20〜30倍以上の死亡率を生み
出している。人命の苦しみとレクイエムは別とし、経済はアウトブレイクに
よって混乱に陥り、ダウ・ジョーンズや他の指数で過去最大の規模の下落が
目撃している。オーストラリア国立大学の研究では、「深刻度の低い」結果
でさえ、最終的な死者数は約1500万人、世界のGDP損失は2.4兆ドル（259兆円）
と予測。同報告書によれば、「高重症度」モデルでは、現在の世界人口の約
0.9％で、第二次世界大戦の犠牲者数と同程度の6,800万人が死亡し、経済に
9兆ドル（972兆円）の大打撃を与える。米国疾病対策予防センタ（CDC）は、
１月21日に米国で最初のCOVID-19ウイルスの症例を報告。それ以来、全国の
症例数は3,250件に達している。米国のような先進国が衝撃的なほど低い検査
数が批判されてきた。
出典：Worldometers.info：人口当たりのCOVID-19コロナウイルス
検査テスト数。 2020年3月15日時点の正しい数値
米国の検査は、２月に連邦政府によって配布された欠陥のあるキットによっ
てさらに妨げられ、いくつかの誤った結果をもたらす。患者を正確にテスト
する能力を高め、ウイルスの拡散を正確に追跡するために、FDAはcobas SA
RS-CoV-2テストの緊急使用許可（EUA）を承認。このシステムは、テスト基
準を満たす患者の咽頭および鼻腔スワブのサンプルから、COVID-19疾患を引
き起こすウイルスであるSARS-CoV-2が検出できる。病院と研究所は、スイス
の診断メーカであるRocheが開発した完全自動化されたcobas 8800および680
0システムでテストを実行できるようになった。機械は3.5時間以内に個々の
結果を提供でき、24時間で最大4,128個のサンプルを処理可能とロシュ先週金
曜に説明を行う。ハイエンドの8800バージョンは、MagNA Pure 24およびLight
Cycler480デバイスで実行されるコロナウイルスに対するロシュの既存のテス
トよりも約10倍速く患者をテストできる----患者がSARS-CoV-2に感染してい
るかどうかを迅速かつ確実に検出することが重要。
ここ数週間、緊急対応チームはこのテストを患者に届けるために懸命に取り
組んでいるす。CEマーク認証とFDA EUAの付与は、この深刻な病気と闘うため
に不可欠な信頼性の高い診断をより多くの患者に----提供できる。ウイルス
は指数関数的な方法で人々に感染。高スループットシステムでなければなら
ない。これは、感染している患者を隔離するのに役立つので、他の人を感染
させない担保となりうる。可能な限り多くの高速テストを提供することで生
産能力の限界に向かっていると説明する。現在、これらのコバスマシンは米
国に110台あり、ロシュはここ数週間、全国の主要な場所に「かなりの量」の
新しいコバスマシンを設置しておりは、週に約40万のテストが提供できる予
定。同金曜日に国家緊急事態を発表し、トランプ大統領は米国の試験能力が
月内に500万まで拡大できることを約束する。 ● 今夜の一品
新型コロナウイルス用マスクなら少々お高くても多層式マスク！
大気汚染もウイルスも煙害も防ぎ、花の香り
オーストラリア特産の、自然の香りに癒やされます。最大で５層のフィルタ
を組み合わせ、その内１枚がボタニカルな香りを放つ高機能なマスク「Aus
Air｣。これは元々、シドニー出身の若者３人が中国旅行で大気汚染のひどさ
を嘆いて作ったというもの。医療用でもなければ、今回の新型コロナウイル
スが流行る前から開発していたのですが、このタイミングで完成したのです
ね。なので本来の目的であるPM2.5と、そして0.1～0.5ミクロンまでの細菌も
97％以上防ぎ、また山火事などで発生する灰や煙もブロックする優れもの。
このマスクは、内側から鼻の形をキープするパッド付きの不織布インナー、
香り付きPM2.5フィルター、活性炭素フィルター、そしてアルミ製の鼻クリ
ップが付いて、外側のアウターと補強するレイヤーと、最後に１番外側が呼
気と熱を逃がす穴がふたつ空いた、耳掛け付きのアウターという５層構造と
なっている。しかしこれらを全部合体させる必要もなく、最低でもインナー
とアウターと補強レイヤーの３枚も使用可能。
できれば、インナーは再利用・再使用できればウエルカムなのだ！
【ポストエネルギー革命序論１５４】
風速２m/sで発電できるマイクロ風車
３月６日、シナネンとグローバルエナジーは共同で、微風でも発電可能でマイ
クロ風力発電事業に参入することを公表。シナネン100％出資の新会社Sinagy
Revoを設立し、マイクロ風車搭載製品の開発製造および販売・メンテナンス事
業を展開。再生可能エネルギー関連事業を手掛けるグローバルエナジーは、新
たに平均風速約１m/sの微風で回転し、約２m/sの風速で発電可能なマイクロ風
車の開発に成功した。剛性を兼ね揃えた特殊な形状の軽量ブレード羽を搭載し
する垂直型の風車で、360℃全方向からの風を発電に利用できる。これらの特性
から30％以上の高い設備利用率が期待できる他、風切り音は30db（デジベル）
程度、設置場所から数メートル下の地上では、人の耳ではほとんど聞こえない
レベルのため、市街地での設置も可能としている。シナネンでは新会社のSinagy
Revoにおいて、グローバルエナジーが開発した小型風車を利用し、ポール型完
全独立電源装置や、屋上用風力発電装置の開発・販売を行う方針。
高体積エネルギー密度全固体リチウム二次電池技術
図１ a、高面積容量（> 6.8mAh cm-2）のNMCカソード、SSE、および過剰なLi
を必要としないAg-Cナノコンポジットアノード層で構成されるASSBの概略図。
正極および負極の集電体として、それぞれAlおよびSUS箔を使用 。
図１．b、ASSB構造の断面SEM画像は、高密度に統合されたコンポーネント間の
密接な接触を示す。c、SSEイオン伝導度と温度のアレニウスプロット。d、ア
ルギロダイト固体電解質のラマンスペクトルおよびXRDパターン。e、LZOコー
ティングされたNMC粒子のTEM画像。厚さ5nmのLZO層がNMC上に均一にコーティン
グされた。f、安定したLiめっきおよび剥離のためのSUS集電体上のAg–Cナノコ
ンポジット陽極層の概略図。g、ASS–Cナノコンポジットアノード層を備え、従
来のLIBおよびLi金属電池よりも高い体積エネルギー密度を示すASSBの概略図。
３月１２日、Samsung Advanced Institute of Technology（SAIT）とSamsung
R＆D Institute Japan（SRJ）らの研究者は、初めて銀炭素（Ag-C）を用いて
過剰なLiを含まないアノード複合層型高性能電池の開発に成功したことを公表。
【要点】
リチウム金属アノードを備えた全固体電池は、従来のリチウムイオン電池の性
能を上回る強力な候補。望ましくないリチウム樹枝状結晶（デンドライ）との
成長とクーロン効率の低さは、実用化の障害であったが、過剰なリチウムを含
まない銀-炭素複合アノードにより、硫化物電解質を備えたことで、高性能全固
体リチウム金属電池の実現に成功。薄いAg-C層がLiの析出を効果的な制御を実
現、これにより真に長い電気化学的サイクル性がもたらされた。フルセルのデ
モンストレーションでは、高比容量（＞ 210 mAh g-1）および高面積容量（＞
6.8 mAhcm-2）の高Ni層状酸化物カソードと、アルギロダイト型硫化物電解質を
採用。電極と電解質間の接触の改善に、温間静水圧プレス技術も導入し、準備
されたプロトタイプポーチセル（0.6 Ah）は、高エネルギー密度（＞ 900 Wh -1）、
99.8％を超える安定クーロン効率、および長いサイクル寿命（1,000倍）を実現。
液体電解質を利用する広く使用されているリチウムイオン電池と比較して、全
固体電池はより大きなエネルギー密度をサポートし、より大きな容量の実現の
扉を開き、安全な固体電電池を実現。ただし、全固体電池で頻繁に使用される
リチウム金属アノードは、樹枝状化の傾向があり、電池の寿命と安全性を低下
させる望ましくない副作用を引き起こす。厚さわずか5μm（マイクロメートル）
の超薄Ag-Cナノコンポジット層により、チームは陽極厚さを減らし、エネルギ
ー密度を高めた。また、プロトタイプを従来のリチウムイオン電池よりも体積
で約50％コンパクト化に成功。
【概要】
既存のリチウムイオン電池（LIB）に比べてエネルギー密度と安全性が向上し、
電化輸送におけるより高い電力とエネルギー密度の需要により、全固体電池（
ASSB） 2 ;に強い関心が寄せられている。硫化物や酸化物などの固体電解質は、
高エネルギー密度のASSBの調製に適している。中でも、硫化物固体電解質（SSE）
は、室温での高いLiイオン伝導率（1〜25 mS cm-1）により、電気自動車（EV）
バッテリーでの使用に最も適しています。液体電解質。さらに、SSEのLi転移数
（t Li + tLi +）は１に近く、液体電解質のそれ（t Li + tLi + tLi +≈0.5）
よりもはるかに高く、Li樹枝状結晶の成長を防ぐのに有利です。重要なのは、
SSEの柔らかい機械的特性により、電極と電解質層を単純なプレスプロセスで製
造できるため、通常の高温焼結が不要になり、加工性が大幅に向上し、薄膜の
調製と大量生産が可能になることです、したがって、SSEはASSBで使用するため
の主要な候補です。ただし、SSEの調製中に硫化物と水分が反応するため、非常
に毒性の高いH2Sガスの生成に関連する環境上の課題は未解決です。さらに、界
面で比較的反応が遅いアルギロダイト（Li6PS5X（X = Cl、Br、I））タイプの
電解質を除き、ほとんどの硫化物電解質はリチウム金属と接触すると急速に分
解する傾向がある。これはSSEの準備中に追加の課題をもたらす。
ASSBの構築
アルギロダイト型SSEは、結晶性のチオLiSICON（リチウム超イオン伝導体）と
比較してLi金属に対して良好な安定性と、合理的なイオン伝導率（＞ 1 mS cm
-1）を有し、高いカソード負荷を可能にする6。このため、ASSBのSSEとしてア
ルギロダイト（Li6PS5Cl）を使用。アルギロダイト粉末を使用して調製したSSE
スラリーをドクターブレード法（t = 30 µm）でPETフィルムにコーティングし、
外部圧力（50 MPa）を加えることによりLiNi0.90Co0.05Mn0.05O2（NMC）カソー
ドに移した。LIBでは、セパレータは通常、電極間の短絡を防ぎます。しかし、
典型的な不織布セパレーターを使用せず、代わりにフィルムを使用した。これ
は、均一性を改善し、厚さを減らすために転写法を使用して作成された。アル
ギロダイトSSEの柔らかく弾性のある機械的特性により処理が簡素化され、SS
Eと電極間の密接な接触が促進される。調製したSSEフィルムは、十分な機械的
強度と柔軟性を示し、温間静水圧プレス（WIP）で加圧することで密度が増加し
たため、機械的強度はさらに向上した（補足図１）。フィルムの機械的剛性と
そのLiイオン伝導率に大きな影響を与えることが知られているSSE分散の均一性
を改善するために、キシレンとイソ酪酸イソブチルの混合物でアルジロダイト
スラリーを調製した（補足図２） 。温度は電解液のリチウムイオン伝導度に
大きく影響し、図１cは温度の関数としての硫化物電解質のリチウムイオン伝導
度のアレニウスプロットを示す。アモルファス硫化物電解質の場合、Li2Sおよ
びP2S5組成の変動により、室温でそれぞれ0.19µmS cm–1および0.76µmS cm–1の
Liイオン伝導度が得られた。
対照的に、結晶性アルギロダイトは、1.8 mS cm-1のより高い室温Liイオン伝導
率を示す。バインダーをSSEと混合すると、室温でのLiイオン伝導度は1.31µmS
cm-1にわずかに低下。調製したSSEの活性化エネルギーは0.35 0.3eV。図１dは、
調製されたアルゴロダイト電解質のラマンスペクトルとX線回折（XRD）パター
ンを示しす。ラマンスペクトルは、アルギロダイトのPS43–イオンユニット（オ
ルトチオホスフェート）に関連する約420µcm-1のピークを示し、この領域に他
のピークがないことは、調製した電解質に関連する不純物がないことを示す。
SSEシートのラマンスペクトルは、初期のアルギロダイトパウダーのラマンスペ
クトルとほぼ同一であり、溶媒またはバインダーによって引き起こされるアル
ギロダイトの化学的または構造的変化がほとんどないことを示す（補足図３）。
酸化物の中で、ガーネット型のLiイオン伝導性Li7La3Zr2O12電解質は、その広
い電気化学的安定性ウィンドウと優れたリチウム金属適合性により、高エネル
ギー密度のASSBを調製するための固体電解質として使用できる有力な候補であ
る。ただし、その製造プロセスでの高温焼結に不可欠な要件は、大規模生産を
可能にするためのさらなる研究の必要性を強調する。Liは、その高い理論容量
（3,860 mAh g-1）と低い電気化学ポテンシャル（標準水素電極に対して-3.04
V）により、EVアプリケーション用の高エネルギー密度ASSBを得るための最も有
望なアノードであり、現在のLIBの広く使用されているグラファイトアノード理
論容量372capacitymAh g-1）の交換に最適。ただし、Liデンドライトの成長に
よるクーロン効率（充放電効率）の低下と体積膨張は、安全性の問題とサイク
ル寿命の短縮につながる深刻な課題。さらに、リチウム金属のセル製造プロセ
スは、その柔らかい性質のために高圧を必要とする。
これは、ASSBでの使用をかなり困難にし、これらの制限を回避のために、アノ
ードとして集電体のみを使用するアノードフリーのコンセプトが開発された、
ここでカソードは充電中のLi金属の唯一の供給源です。このアプローチでは過
剰なLiが使用されないため、結果のASSBのエネルギー密度を非常に高い値に増
やせ、このアプローチでは、セルの組み立てプロセスでリチウム金属箔を処理
する必要がなく、バッテリーコストが削減できる。低Liクーロン効率と広範な
樹状突起成長の解決策はまだ報告されていない。ここでは、SSEとLi金属フリー
アノードを使用することで、900 Wh -1を超えるエネルギー密度と長いサイクル
寿命（1,000倍）のASSBを実現することを報告。このASSBは、Li金属の代わりに
Ag–Cナノコンポジット層をアノードとして備え（図1a、b）。
AgはLiに可溶であり、Liの形成の核生成エネルギーを低減に、集電体へのLiの
均一な堆積を支援し、ASSBのパフォーマンス。カーボンは、以前は保護層とし
て、またはLi金属の堆積の3次元ホストとして使用されていた。ただし、この
作業では、SSE層をLi金属から遠ざけるセパレータの役割を果たします。これに
より、SSEの耐久性が向上し、SSEを介したLi金属の浸透が回避される。さらに、
XRDパターンは、アルギロダイト相が適切に形成された立方体F-43m空間グルー
プに存在し、15、17、25、30、および31度のピークが（111）、（200）、（220）、
（311）および（222）のそれぞれの平面にある。高エネルギー密度（＞900 Wh
l-1）を得るために、ASSBで6.8 mAh cm-2の高い面積容量を持つNMCカソードを
使用した。しかし、4.0 Vを超える高電圧でのカソード活物質とSSEの間の界面
副反応と、ASSB の容量とサイクル寿命を低下させる高い固体間界面抵抗は、こ
のカソード。以前の結果に基づいて、透過型電子顕微鏡（TEM）画像（図1e）で
見ることができる。SSE-カソード界面特性の改善するために。NMCカソード活物
質に厚さ５μmのLi2O-ZrO2（LZO）コーティングを適用した。
繰り返しサイクル中のLiめっきと剥離安定性を改善するために、Agナノ粒子（
NP）とカーボンブラックを1：3の重量比で含むステンレス鋼（SUS）集電体（図
1f）に複合アノード層を導入した、およびポリフッ化ビニリデンバインダー。
SUS集電体は、機械的強度が高く、硫化物との反応性が低いために選択された
（補足図４）。
グラファイトアノードを備えたASSBとは異なり、固体電解質はシステムのアノ
ード内部に含まれていません。特に、充電プロセス中に、集電体とAg–Cナノコ
ンポジット層の間にLi金属が均一に形成された。セルアセンブリには金属Li
コンポーネントは使用されず、カソードから発生したSUS集電体に堆積したLi
金属がアノードとして使用。過剰なLi金属を使用せずに高いクーロン効率と均
一なLi堆積を実現するには、ASSBの長寿命と操作上の安全性を確保するための
重要な要素である。Ag–Cナノコンポジット層の厚さはわずか5–10µmであるため、
開発したASSBで優れた体積セルエネルギー密度を達成することができた（図１g）。
Ag–Cナノコンポジット層の有無によるLi堆積
リチウム金属の堆積は、基板の表面特性に大きく影響される。開発したASSBで
のLi析出挙動を調べるため、SUS集電体を追加層なしで固体電解質と直接接触さ
せて使用したとき、この現象を最初に研究し（図2a）。Li樹状突起の形成は明
らであった。Li堆積物（t = 30 µm）は密ではないが、充電状態（SOC）はわず
か50％でしたが、厚くて不規則な形状（図2b、c） 0.05 Cレート（0.34 mA cm-2）。
サイクルが繰り返されると、SSEは、Li堆積物の不均一な成長により簡単に損傷
し、短絡の可能性が高くなります。さらに、孤立したリチウムの生成により、
放電容量が低下します。さらに、集電体とSSEの界面は、マイクロギャップの形
成やその他の副反応により不十分な接触をすることがあり、その結果不均一な
Li堆積が生じます。図2dは、60°Cで0.1°C / 0.33°Cの充電/放電レート下で
SUS集電体のみを使用したポーチ型フルセル（2×2 cm2、20 mAh）のサイクル性
能を示しています。実際、比較的低い電流でも、数サイクル後に容量が急激に
低下した。これは、リチウムの不均一な核生成と成長が原因である。
図２ SSEを使用した集電体上の直接Liめっきの形態 a、集電装置がSSEと直接組
み立てられた場合のSUS集電装置上のLiめっきの概略図。b、0.05 C（0.34 mA
cm-2）充電後、50％SOCでのめっきLiの上面図。挿入図：SUS集電体にめっきさ
れたLiの写真。c、SOC 100％で0.05°C充電後のSUS集電体上のめっきLiの断面
図。 d、SUS | SSE | NMCポーチ型フルセル（20µmAh）の容量維持率（充電/
放電速度0.1°C / 0.33°C（電圧ウィンドウ、2.5–4.25 V対60°°CでのLi +
/ Li））。
この項つづく 
図１ 上）有機半導体膜上への電極の転写手法模式図。下）デバイスの断面図
３月１３日、東京大学、産業技術総合研究所らの研究グループは、洗濯のりに
ヒントを得て、高精細にパターニングされた電極を有機半導体に取り付ける手
法を開発したことを公表。さまざまな機能性を有する電子素子を駆動させるに
は、電圧や電流を入出力するための電極が必要不可欠。電極は通常金属で、高
真空下で大きなエネルギーを用いて成膜されることが多く、電極の設置面への
ダメージを抑え、接着力など下地との相性を最適化することも重要な課題であ
る。同研究グループは、洗濯のりの成分であるポリビニルアルコールが乾燥す
ると固まり、水にあうと簡単に溶けることを利用し、基板上で高精細にパター
ニングされた電極をポリビニルアルコールなどとともに電極フィルムとして引
き剥がし、半導体上に移し取る手法を開発した。さらに、たった１分子層（厚
さ4ナノメートル）からなる有機半導体に金属電極を取り付け、半導体の機能
を十分利用できることを実証。取り付け先の制約は極めて少なく、曲面や生体
などへの応用も期待できる。今回の成果により、さまざまな積層デバイスへの
応用が可能となり、将来の産業応用における低コスト・フレキシブルエレクト
ロニクス用のプロセスとしての利用が見込まれている。有機半導体は、塗って
乾かすだけで高品質な結晶性薄膜が低コストで得られ、RFIDタグや種々のセン
サといった膨大な数のデバイスが必要となるIoT時代の基盤材料として近年盛ん
に研究されているが、原子同士が共有結合で強く結びついている無機半導体と
比較して、分子同士が弱い分子間力により集合している有機半導体は、溶剤や
熱によるダメージを受けやすいという課題があった。例えば、有機電界効果
トランジスタ（OFET）では、有機半導体や電極といった構成要素を積層して作
製するが、有機半導剤によるダメージを抑える必要がある。
図２ 図２ 左）作製した電極フィルムの写真。右）半導体膜上への転写前後
の電極の走査型電子顕微鏡（SEM）像。
洗濯のりが乾燥すると固まり、水にあうと簡単に溶けることにヒントを得て、
「のり」を使って基板から電極を引き剥がし、後で「のり」を除去するという
発想に至る。さらに、電極を薄い保護層で覆えば、半導体と保護層との静電気
力を利用して電極を半導体に接触させられるのではないかと考えた。こうして
たどり着いた半導体上への電極の取り付け手法を図１に示す。本法では、基板上
でパターン化された電極を半導体上に移し取るため、安価で広く用いられてい
る２種類の高分子を使用する。１つ目は、アクリル樹脂の一種であるポリメタ
クリル酸メチル（PMMA）、２つ目は洗濯のりの成分として知られ、水によく溶
けるポリビニルアルコール（PVA）。まず、基板上で電極材料をパターニングし、
その上に薄いPMMAを塗布する。これらはいずれも厚さ>数10～100ナノメートル
（1ナノメートルは10億分の1メートル）と薄く、このまま取り扱うことが困難
なので、その上にPVAを20～30マイクロメートル（1マイクロメートルは100万分
の1メートル）の厚さに塗り乾かし、電極、PMMAおよびPVAを一括して基板から
引き剥がすことで、取り扱いが容易な電極フィルムをる（図２左）。続いて、
電極フィルムを半導体上に貼り付け、温水でPVAを溶解して除去すると、薄い電
極およびPMMAが静電気力によって半導体上に吸着する。以上の簡便な手法によ
り、１マイクロメートルという高精細でパターニングされた電極を、プロセス
中に伸縮することなく半導体上に移し取ることに成功する（図２右）。
図３ 作製した単分子層のOFETの飽和領域の伝達特性（実線）および従来の真
空蒸着法によって電極を作製したOFETの伝達特性（橙色破線）。図中のVDはド
レイン電圧。
開発した手法の有用性を確かめるため、１分子層（厚さ４ナノメートル）の単
結晶からなる有機半導体の上に電極を取り付けてOFETを試作しました。従来の
真空蒸着法で電極形成したOFETでは、ゲート電圧を変化させてもドレイン電流
が殆ど流れないことから、熱的なダメージによって特性が大きく低下している
（図３橙色の破線）。一方、開発した手法で作製したOFETは、ゲート電圧を変
化させると有機半導体の本来の性能であるドレイン電流値を示し（図3赤色の実
線）、ゲート電圧とドレイン電流の平方根（図3青色の実線）の関係から移動
度を求めたところ、実用化の指標となる10 cm2/Vs程度を示し、１分子層の有機
半導体が持つ性能を引き出せることが実証できた。この手法を用いることで、
積層デバイスの作製が容易となるため、より複雑で高度な機能を実現する集積
回路の作製が可能となります。また、安価で汎用性が高く環境負荷の小さいPM
MAやPVAを使用していることや、大面積化が容易で、曲面などさまざまな表面形
状の半導体にも適用できるなど、電極を取り付ける半導体側の制約が少ないこ
とも特長。今後、こうした特長が活かせる有機半導体を用いたソフトエレクト
ロニクスの社会実装やバイオエレクトロニクス分野への貢献が期待される。
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