https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/ ja Copyright 2026 Tue, 07 Jan 2020 14:56:10 +0900 http://www.sixapart.com/movabletype/ http://www.rssboard.org/rss-specification 鉄（Fe）のナノ粒子を触媒として用い、炭化水素やアルコールなどを原料とした化学反応を利用して、高密度なCNTの集合体を成長させる手法において、これまで報告例のなかったレアアース元素の「エルビウム（Er）」と「スカンジウム（Sc）」を「ガドリニウム（Gd）」に代わって添加することで成長寿命※2 を延ばす効果があることを明らかにしました。さらに、Scを添加した場合には、ErやGdと比較して、より高温な環境下でもCNTを長尺化できることを実証しました。本研究成果により、高品質で長いCNTを効率的に成長させる新たな合成法の開発につながることが期待されます。
本件に関する論文が、令和8年（2026年）5月5日（火）に、医学・科学技術関係を中心とする世界最大規模の出版社であるElsevier（エルゼビア）が出版する化学分野の国際学術誌"Carbon（カーボン）"にオンライン掲載されました。

【本件のポイント】
●次世代の素材であるCNTを効率よく成長させることが可能な、2種類の異なる金属元素を組み合わせて構成された新たな触媒を開発
●鉄を触媒として高密度なCNTの集合体を成長させる際、レアアースの一つであるScを添加すると、触媒の構造変化が活発に起こる900℃でも長い成長寿命が得られることを解明
●より高品質で長いCNTを効率的に成長させることが可能な新たな合成法の開発につながる研究成果

【本件の背景】
CNTは炭素原子だけで構成された直径がナノメートル（10億分の1メートル）スケールの素材です。軽量で、電気や熱の伝導性が高く大きな引張強度※3・比表面積※4 などを有することから、様々な分野での応用が期待されています。CNTの特長を最大限に生かすためには、高品質で長いCNTを効率良く成長させる手法の開発が重要です。なかでも高密度なCNTが整列している「CNTフォレスト※5」は効率的にCNTを合成する手法として着目されています。一般に、合成温度が高いほど高品質なCNTを成長させることができますが、その一方で、成長が停止しやすくなりCNTが短くなってしまうという課題があります。これは、高温環境下で触媒ナノ粒子が構造変化を起こしやすくなり、CNTの成長寿命が短くなるためと考えられています。そのため現在は、触媒の組成や構造、さらには合成条件の最適化に関する研究が進められています。こうした中、平成26年（2014年）にアメリカ・シンシナティ大学のグループは、レアアースの一つであるGdを添加したFe/Gd/Al₂O₃触媒を用いることで、2cmの長さの多層CNTフォレストの成長に成功しました。
また、当研究グループでも令和元年（2019年）には単層CNTフォレストの成長においてもGdが有効であることを明らかにしました。さらに、令和2年（2020年）にはガス中にFeとアルミニウム（Al）の原料を添加する新たな手法を併用して14cmのCNTフォレストの成長を実現しています。しかしながら、Gd以外のレアアースの効果については報告されておらず、更なる成長法の開発が求められていました。

【本件の内容】
本研究では、Gdに代わってこれまで報告例がないErとScを添加した際に成長するCNTの質と成長寿命に与える影響について調べました。その結果、ErやScにもGdと同様にFe触媒ナノ粒子を安定化し、CNTフォレストの成長寿命を延長する効果があることが分かりました。この際、800℃の環境においては3種類（Er、Gd、Sc）の違いはほとんど見られず、すべて3時間以上の成長寿命を示し、1cmを超えるCNTフォレストを形成しました（図1）。一方で、触媒の構造変化がより活発に起こる900℃においては、GdとErに違いはほとんど見られなかったのに対し、Scを用いた場合はGdやErの2倍以上長い成長寿命が得られました（図2）。この結果から、Scは高品質で長いCNTを合成する手法において重要な役割を担うことが期待されます。

【論文掲載】
掲載誌：Carbon（インパクトファクター：11.6@2025/2026）
論文名：Effect of rare-earth cocatalysts on the growth of
　　　　centimeter-long carbon nanotube forests
　　　　（センチメートル長カーボンナノチューブフォレストの成長におけるレアアース助触媒の効果）
著者　：萩原涼¹，小西桜輔¹，納谷真一²，朝倉博行^1,3，杉目恒志^1,3*
　　　　＊責任著者
所属　：1　近畿大学理工学部応用化学科、2　近畿大学法人本部管理部、
　　　　3　近畿大学大学院総合理工学研究科
URL　：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2026.121661
DOI　：10.1016/j.carbon.2026.121661

【本件の詳細】
これまでの研究により、化学気相成長法（CVD法）※6 において、Fe/Al₂O₃触媒にGdを添加すると、Feナノ粒子が部分的に酸化された状態を保つことができるため、CNTの成長寿命が長くなることが知られていました。当研究グループではレアアースの酸化物の生成エンタルピー※7 が負に大きいことに着目し、Gdよりも大きな生成エンタルピーを持つErとScを添加した際に成長するCNTの質と成長寿命に与える影響について調べました。Feナノ粒子の安定性を走査型電子顕微鏡（SEM）やX線を用いて詳細に調べた結果、成長の違いがあまり見られなかった800℃では、3種類（Er、Gd、Sc）の助触媒※8 のすべてにおいてFeナノ粒子が高い数密度※9 を保っていたのに対し、900℃ではScを用いた場合のみ高い数密度を保っていました（図3a）。また、X線を用いて合成中のFeナノ粒子の酸化状態を調べたところ、Scを用いた場合にFeナノ粒子がより部分酸化されていることが分かりました（図3b）。これらの結果から、高温（900℃）において、Scが長い成長寿命を示すことと、Feナノ粒子の部分酸化の割合が大きいことに相関があることが明らかになりました。今後、Fe-Scという新たな組み合わせにより、より高品質で長尺なCNTフォレストの成長が可能になることが期待されます。

【研究者のコメント】
杉目恒志（すぎめひさし）
所属　　：近畿大学理工学部応用化学科
　　　　　近畿大学大学院総合理工学研究科
職位　　：准教授
学位　　：博士（工学）
コメント：鉄（Fe）とスカンジウム（Sc）というこれまで報告のない触媒の組み合わせにより、高温条件においても長尺にCNTを成長可能であることが明らかになりました。これにより高品質かつ長尺なCNTフォレストの成長が可能となり、新規合成プロセスの実現に向けた大きな一歩になると期待できます。またFeはアンモニア合成など汎用の触媒として様々な分野で用いられているため、Fe-Scの組み合わせは高温で失活しにくい触媒として、様々な反応にも応用できることが期待されます。

【研究支援】
本研究の一部は、日本学術振興会による科研費（課題番号24K08209）による研究助成の支援を受けて行われました。

【用語解説】
※1　カーボンナノチューブ（carbon nanotube、CNT）：炭素のみで構成された直径がナノメートルスケールのチューブ状の素材。軽量でありながら高い電気・熱伝導性、高い引張強度やしなやかさなどを有することから、強度材料や電子デバイスなど様々な分野での応用が期待されている。
※2　成長寿命：高密度なCNTの集合体であるCNTフォレストの成長は自発的に停止することが知られており、主な原因の一つとして成長中の触媒ナノ粒子の構造変化がある。
※3　引張強度：物質が破断されるまでにどれくらい力をかけられるかを示す強度。面積当たりの力で表される。
※4　比表面積：重さ当たりの表面積。物質がナノメートルスケールになると大きな値をもつ。
※5　CNTフォレスト：基板上に固定された触媒ナノ粒子からCNTが高い数密度で「森」のように成長している状態。比較的長尺なCNTを効率よく合成することが可能になる。
※6　化学気相成長法（CVD法）：炭化水素やアルコールなどを原料とし、化学反応を利用してCNTなどを成長させる方法。比較的低温成長が可能な手法であり、長尺化や大量生産が可能である。CNTを成長させる際にはナノメートルスケールの触媒粒子が必要である。
※7　生成エンタルピー：物質が生成する際に発生（もしくは吸収）するエネルギー。負であればより安定であることを示す。
※8　助触媒：触媒となるナノ粒子（Feなど）の反応中の構造変化を抑制し安定に存在させる役割を果たす。
※9　数密度：面積もしくは体積当たりの粒子などの個数のこと。CNTフォレストを成長させるためには高い数密度で触媒ナノ粒子を存在させる必要がある。

【関連リンク】
理工学部　応用化学科　准教授　杉目恒志（スギメヒサシ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2530-sugime-hisashi.html
理工学部　応用化学科　講師　朝倉博行（アサクラヒロユキ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2747-asakura-hiroyuki.html

理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/06/050446.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/06/050446.html 理工 CNTフォレスト カーボンナノチューブ スカンジウム ナノテクノロジー レアアース 化学気相成長法 朝倉博行 杉目恒志 材料科学 理工学部 Wed, 03 Jun 2026 15:00:00 +0900
【本件のポイント】
●実験や工作を通して科学の楽しさや奥深さを体感できるイベント「近大科学祭」を開催
●実験ステージショーや模型展示のほか、ドライビングシミュレーター、ロボット操作、自作VRゲーム、活性炭電池や香り箱作りなどを体験できるブースを設置
●学生は来場者に科学技術をわかりやすく教えることで、実践的なコミュニケーション力の向上を図る

【本件の内容】
「近大科学祭」は、子どもから大人まで、実験や工作を通して、科学の楽しさや奥深さを身近に体験できるイベントです。今年で17回目の開催となり、理工学部の7つの学生研究会（化学、電子計算機、エネルギー、エレクトロニクス、ロボット、自動車技術、土木の集い）が参加します。毎年400人を超える来場者が訪れ、多くの方々に楽しみながら科学への理解と関心を深めていただく機会となっています。
今回は、液体の色が次々と変わる「魔法のメスシリンダー」の実験ステージショーや、模型展示、ゲームプログラミングの解説を行います。また、各研究会がブースを出展し、F1ドライビングシミュレーター、人型ロボットの操縦、自作VRゲームの体験のほか、活性炭電池、香り箱、橋作りの工作教室などを実施します。
なお、運営は理工学部の学生が行います。学生は、自らが来場者に科学技術をわかりやすく教えることで、実践的なコミュニケーション力の向上を図ります。

【開催概要】
日時　　：令和8年（2026年）6月7日（日）10：00～16：00
場所　　：近畿大学東大阪キャンパス　11月ホール1階ロビー
　　　　　（大阪府東大阪市小若江3-4-1、近鉄大阪線「長瀬駅」から徒歩約10分）
対象　　：一般の方（参加無料、事前申込不要）※小学生以下は保護者同伴
主催　　：近畿大学理工学部、近畿大学理工会学生部会
後援　　：東大阪市教育委員会、八尾市教育委員会
お問合せ：近畿大学理工学部学生センター
　　　　　TEL（06）4307-3047　E-mail：rikokai.gakuseibukai@gmail.com

【関連リンク】
理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/05/050385.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/05/050385.html 理工 VRゲーム ドライビングシミュレーター ロボット 実験 実験ステージショー 工作 東大阪 理工学部 科学教育 近大科学祭 Thu, 28 May 2026 16:45:00 +0900 ●CO₂の約300倍の温室効果を示す亜酸化窒素（N₂O）を無害化する比較的安価な電極材料を開発。
●開発した電極材料のN₂O浄化活性は分子系貴金属を用いない電極触媒の中では世界トップクラス。
●亜酸化窒素の排出抑制に伴う気候変動の抑制や地球環境保全に貢献。

【概要】
北海道大学大学院地球環境科学研究院の加藤優准教授、工学院大学教育推進機構基礎・教養科の桑村直人准教授、高輝度光科学研究センター産学総合支援室の渡辺剛主幹研究員、九州シンクロトロン光研究センタービームライングループの瀬戸山寛之主任研究員、近畿大学理工学部応用化学科の朝倉博行講師らの共同研究グループは、高価な貴金属を用いない鉄やコバルト、ニッケルを用いた亜酸化窒素（N₂O）を無害化する電極材料の開発に成功しました。
N₂Oは二酸化炭素の約300倍の温室効果があるだけでなく、今世紀最大のオゾン層破壊物質でもあります。このN₂Oを室温・常圧の温和な条件下で浄化する技術として、電気分解によるN₂O浄化（電解N₂O浄化法）がありますが、電極材料としてプラチナやパラジウムなどの高価かつ希少な貴金属が一般的に用いられています。そのため、貴金属を含まない比較的安価かつ高いN₂O浄化活性を示す電極材料の開発が望まれていました。
本研究では、電極触媒※1 として、比表面積が広い炭素粉末に固定化された金属錯体※2 を開発し、それらの電気化学N₂O浄化活性を調べました。用いた電極触媒の特徴は、硫黄原子を含むジチオレン配位子と比較的安価な鉄、コバルト、ニッケルイオンを組み合わせた金属錯体を用いた点です。得られた電極触媒を用いて室温、常圧、水溶液中でのN₂O浄化を実施した結果、コバルト錯体が特に高い活性を示し、そのターンオーバー頻度※3 は、貴金属を用いない分子系電極触媒の中でも世界一（860h^-1）であることが分かりました。また、国内放射光施設（SPring-8、高エネルギー加速器研究所、九州シンクロトロン光研究センター）でのX線吸収・発光分光測定※4 などや量子化学計算を実施した結果、空気中では不安定であるコバルト（I）価イオン種が生成し、触媒活性を示していることが明らかとなりました。本成果は、N₂O浄化に伴う温室効果ガスの排出抑制や地球環境保全のための基盤技術としての展開が期待されます。
本研究成果は、2026年5月3日（日）公開のJournal of the American Chemical Society誌にオンライン掲載されました。

【背景】
亜酸化窒素（N₂O）はCO₂の約300倍の地球温暖化係数を示す温室効果ガスであり、かつ今世紀最大のオゾン層破壊物質です（図1）。大気中のN₂O濃度は現在約340ppbであり、産業革命前の約270ppbと比較して約25%増加しています。また、2020年のN₂Oの大気中濃度の上昇速度は毎年1.3ppbであり、2010年代の毎年0.96ppbと比較して約30％高い水準にあります。世界人口の増加に伴う肥料の使用量増加やCO₂排出量削減等に伴うエネルギー源としてのアンモニア使用量の増加が予想されるため、アンモニアの副生成物であるN₂Oの人為的排出量は今後より一層増加することが懸念されています。N₂O排出に伴う気候変動への影響や地球環境負荷を抑制するためには、N₂Oを効率よく無害化する技術開発が必要不可欠です。
従来型N₂O浄化技術としては固体触媒を用いた熱分解が主流ですが、比較的高温（≥300℃）の温度条件が必要です。それに対し、電気分解によるN₂O浄化法（電解N₂O浄化法）は、温和な条件（室温・常圧）で反応が進行し、また、自然エネルギーとの相性もよいと考えられるため、高効率かつ持続可能な次世代N₂O浄化技術として着目されています。このような電解N₂O浄化法における課題は、N₂O還元反応（N₂ORR）を効率よく駆動させるための電極材料（電極触媒）として、貴金属であるプラチナやパラジウムなどの高価かつ希少な貴金属が用いられている点です。将来的な電気化学N₂O還元法の大規模での応用展開を見据えた場合には、材料コストが抑えられかつ資源的制約の少ない貴金属を用いない電極触媒の開発が求められています。

【研究手法】
研究グループは、貴金属を用いないN₂ORR電極触媒として、触媒としての金属錯体を炭素粉末表面に固定化した電極材料を開発しました（図1）。今回の研究では比較的安価な金属イオンである鉄、コバルト、ニッケルイオンと酸化還元活性を示す硫黄を含むジチオレン配位子を組み合わせた金属錯体を触媒として用い、比表面積が広い炭素粉末表面に固定化することでN₂ORR電極触媒として使用しました。また、環境にも配慮して、有機溶媒を用いずに、水溶液中、室温・常圧の温和な条件で電気化学N₂ORRを実施し、触媒活性の指標となるターンオーバー頻度を決定しました。また、得られた電極触媒の酸化数の状態や反応機構に関する知見を得るために、国内放射光施設である大型放射光施設SPring-8※5（BL14B2、BL11XU）、九州シンクロトロン光研究センターSAGA-LS※6（BL11）、高エネルギー加速器研究所（フォトンファクトリー）での放射光実験（X線吸収・発光分光測定）や量子化学計算なども実施しました。

【研究成果】
調製した電極触媒の電気化学的N₂ORR活性をpH13のアルカリ水溶液中で調べた結果、鉄、コバルト、ニッケル錯体の中では、コバルト錯体が最も高い活性を示すことが明らかになりました。そのターンオーバー頻度は、-0.3Vで約360h^-1、-0.6Vでは約860h^-1まで上昇することが明らかとなりました。この活性は過去に報告されているプラチナやパラジウムなどの貴金属を含まない分子系N₂ORR電極触媒としては世界最高値です（図2）。また、-0.3Vでの活性持続性を調べた結果、24時間まではほぼ劣化しないことも明らかとなり、触媒耐久性も比較的高いことが分かりました。反応機構を調べるために電気化学条件下でのX線吸収分光測定を実施した結果、大気中では不安定であるコバルト（I）価イオン種が触媒活性種として生成していることを突き止めました。量子化学計算の結果もこの実験結果を支持しているだけでなく、コバルト（I）価イオン周りの平面性が反応活性に寄与しているという結果を得ています。

【今後への期待】
電解N₂O浄化法は発展途上の技術であり、電極触媒の開発だけでなく、電解システムの開発など応用化のための課題は山積みです。特に貴金属を用いないN₂ORR電極触媒の開発に関しては、報告例が限られているため、どのように触媒を設計すれば高活性が得られるのか、未だ手探りの状況です。本研究がきっかけとなり、金属錯体のデザイン性を活かした、より高活性かつ高耐久性を示す電極触媒の開発が進むことで、人為的N₂O排出量ゼロを実現し、気候変動の抑制や地球環境保全に貢献することが期待されます。

【謝辞】
本研究は北海道大学EXEX博士人材フェローシップ、文部科学省マテリアル先端リサーチインフラ（ARIM）（北海道大学：JPMXP1224HK0036、JPMXP1225HK0022；量子科学技術研究開発機構：JPMXP1223QS0107、JPMXP1224QS0006、JPMXP1224QS0110、JPMXP1225QS0104）、工学院大学総合研究所プロジェクト研究費、向科学技術振興財団（MZR2025003）、鉄鋼環境基金、SPring-8（2023B3592、2024A3592、2024B2012、2024B3592、2025B3592）、高エネルギー加速器研究所（2025G106）、九州シンクロトロン光研究センター（13-2507011T、133-2515132P）、九州大学情報基盤研究開発センターの支援を受けて実施されました。

【論文情報】
論文名：Electrocatalytic N₂O Reduction Catalyzed by Carbon-Supported Metal-Bis
　　　　（diaryldithiolene） Complexes in Water
　　　　（カーボン担持ビスジチオレン配位金属錯体により触媒される水中での
　　　　　電極触媒的亜酸化窒素還元）
著者名：加藤優^1,2、桑村直人³、馬正威²、塚本遥斗³、徳永健³、小林泰知²、渡辺剛⁴、瀬戸山寛之⁵、
　　　　朝倉博行⁶、石井賢司⁷、八木一三^1,2
　　　　（1北海道大学大学院地球環境科学研究院、2北海道大学大学院環境科学院、
　　　　　3工学院大学教育推進機構基礎・教養科、4高輝度光科学研究センター産学総合支援室、
　　　　　5九州シンクロトロン光研究センタービームライングループ、
　　　　　6近畿大学理工学部応用化学科、7量子科学技術研究開発機構放射光科学研究センター）
雑誌名：Journal of the American Chemical Society（化学の専門誌）
DOI　：10.1021/jacs.6c03398
公表日：2026年5月3日（日）（オンライン公開）

【用語解説】
※1　電極触媒：触媒活性を付与した電極のこと。本研究では導電性があり、かつ比表面積が広い炭素粉体の表面に触媒としてジチオレン配位金属錯体を固定することで、電極触媒とした。
※2　金属錯体：金属イオンを配位子と呼ばれる有機物で取り囲むことで得られる化合物のこと。身近な例としては、血液の中で酸素を運ぶヘモグロビン（赤色の鉄錯体）や植物の光合成において太陽光を吸収するクロロフィル（緑色のマグネシウム錯体）などが挙げられる。無数の金属イオンと多様な配位子の組み合わせによるデザイン性の高さが特長であり、本研究では、鉄、コバルト、ニッケルイオンを二つのジチオレン配位子で取り囲んだジチオレン配位金属錯体を触媒として用いている。
※3　ターンオーバー頻度：触媒の活性指標の一つであり、触媒活性種あたりで、単位時間に、何回、目的の反応を完結させるのかの回数のこと。本実験では、ジチオレン配位コバルト錯体を用いた場合において、触媒中のコバルト金属あたりN₂OをN₂へと変換するターンオーバー頻度を最大860h^-1と決定している。
※4　X線吸収・発光分光測定：X線を物質に照射し、そのX線の吸収及び物質から放出されたX線を調べる手法のこと。元素選択的な実験手法であるため、物質の中の調べたい特定の元素の酸化数などの情報を選択的に抽出することが可能。本研究では、X線吸収・発光分光測定によりコバルトイオンや配位硫黄原子の酸化数やスピン状態、金属-硫黄共有結合性を調べた。
※5　大型放射光施設SPring-8：理化学研究所が所有する兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高性能の放射光を生み出す大型放射光施設で、利用者支援等は高輝度光科学研究センター（JASRI）が行っている。SPring-8（スプリングエイト）の名前はSuper Photon ring-8 GeVに由来。SPring-8では、放射光を用いてナノテクノロジー、バイオテクノロジーや産業利用まで幅広い研究が行われている。
※6　SAGA-LS：佐賀県が運営する佐賀県鳥栖市にある1.4GeVの中型放射光施設で、主にSPring-8より低エネルギーのX線を利用した分光やイメージング、回折手法などを含む幅広い研究利用が行われている。本研究では、SAGA-LS BL11において硫黄のX線吸収分光測定が実施された。

【関連リンク】
理工学部　応用化学科　講師　朝倉博行（アサクラヒロユキ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2747-asakura-hiroyuki.html

理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/05/050354.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/05/050354.html 理工 N2O コバルト錯体 ジチオレン 亜酸化窒素 朝倉博行 温室効果ガス 理工学部 電極触媒 電気化学 電解浄化 Wed, 27 May 2026 11:00:00 +0900 ●脱炭素社会の実現を目指し、クリーン水素製造の有望な方法として、光触媒（注1）による水完全分解（OWS）（注2）が注目されています。
●二次元金属有機構造体（2D-MOF）（注3）が光触媒のオールインワン助触媒として機能することを初めて見出しました。
●ワンステップ自己組織化法により簡便に光触媒を2D-MOFで修飾でき、高効率の水完全分解を達成しました。

【概要】
光触媒による水完全分解（OWS）は、持続可能な水素生産に大きな可能性を秘めています。OWSでは、光触媒表面での水素発生反応（HER）と酸素発生反応（OER）の双方の促進が極めて重要であり、おのおのの反応に、個別に高い活性を示すHERおよびOER助触媒を、光触媒上の狙いの位置に選択的に修飾することが高活性化の鍵になります。しかし、煩雑な多段階光析出プロセスと逆反応を阻害するための酸素遮断層の必要性、逆反応を完全に抑制することの難しさ、遮断層の耐久性に関する懸念など、依然として大きな課題が残っています。
東北大学大学院理学研究科の坂本良太教授らの研究グループは、導電性二次元金属有機構造体（2D-MOF）の一種であるCo-HHTPがオールインワンの助触媒として機能することを発見しました。Co-HHTPをOWS光触媒であるSrTiO₃:Al上にワンステップ自己組織化法で担持させることで、酸素遮断層なしで酸素還元逆反応（注4）を起こさず、350nm（ナノメートル、ナノは10億分の1）における見かけの量子効率（AQE）31.5%という安定したOWSを実現しました。2D-MOFが提供するオールインワン助触媒の概念は、効率的かつ実用的なOWSシステムの設計に新たなパラダイムを提供します。
本研究成果は、2026年4月23日18時（日本時間）で科学誌　Nature Chemistry誌にオンライン掲載されました。

【詳細な説明】
＜研究の背景＞
脱炭素社会の実現を目指し、クリーンな水素（H₂）製造の有望な方法として、光触媒による水完全分解（OWS）が注目されており（図1）、実用化に向けた研究が推進されています。光触媒はOWSの熱力学的駆動力を与えますが、光触媒表面の水素発生反応（HER）活性および酸素発生反応（OER）活性は限定的であるため、OWSの効率向上には、助触媒による光触媒表面の修飾が必須です。従来の光触媒システムでは、HERとOERを促進するために別々の助触媒を精密に配置し、さらに酸素還元逆反応を防ぐためのO2遮断層をHER助触媒上に設けるといった複雑な工程を必要としていました（図2（a））。この複雑なプロセスは大規模生産、酸素還元逆反応の完全な抑制、耐久性など、実用化に向けた様々な障壁となっていました。

＜今回の取り組み＞
光触媒OWS助触媒に関する上述の困難に対する解決策の1つは、オールインワン助触媒の確立です（図2（b））。オールインワン助触媒とは、単一の助触媒（または単一の前駆体から生じる助触媒）が、HERとOERの両方を触媒するが、酸素還元逆反応を促進しないものを指します。これまでに助触媒は、実質的には金属および金属酸化物に限定されており（HER助触媒：Rh/Cr₂O₃など、OER助触媒：CoOOHなど）、オールインワン助触媒は実現されていませんでした。
東北大学大学院理学研究科の坂本良太教授の研究グループは、京都大学大学院工学研究科のJingyan Guan大学院生、鈴木肇助教、冨田修助教、阿部竜教授、大阪大学大学院基礎工学研究科の神谷和秀准教授、原田隆史技術専門職員、大阪大学大学院工学研究科の佐伯昭紀教授、東北大学の黒河博文講師、海原大輔技術職員、米倉功治教授（理化学研究所グループディレクターを兼任）、東京理科大学の福居直哉研究員（研究当時）、前田啓明講師（研究当時）、山口友一講師、工藤昭彦教授、近畿大学の杉本邦久教授、岡山大学の山方啓教授らとの共同研究により、導電性を有する二次元金属有機構造体（2D-MOF）の一種、Co-HHTP（図3）がオールインワンの助触媒として機能することを発見しました。複雑な多段階工程ではなく、ワンステップ自己組織化法によって、光触媒（SrTiO₃:Al）の表面をCo-HHTPのナノドメインで修飾することに成功しました（図4）。Co-HHTPを修飾したSrTiO₃:AlはO2遮断層なしで酸素還元逆反応を起こさず、350nmにおける見かけの量子効率が31.5%という安定したOWSを実現しました（図5）。

＜今後の展開＞
基礎科学的視点では、オールインワン型助触媒という新規なコンセプトの実証を行った点に大きな価値が存在します。また、オールインワン型助触媒の実現は、導電性2D-MOFの特長（導電性、分子構造に基づく反応選択性、多孔性）を最大限活用することで達成されました。導電性2D-MOFの合理的応用展開を実現した点にも、基礎科学的飛躍が認められます。
応用面では、光触媒OWSの実用化に近づく重要な知見が得られました。すなわち、貴金属や有害なCr（クロム）を使用せず、安価な金属イオンと有機配位子の組み合わせで高性能な助触媒を実現した点に大きな価値があります。簡便なワンステップ自己組織化法はプロセス的利点も包含します。「オールインワン助触媒」という新しいパラダイムは、クリーンな水素エネルギー製造プロセスの実用化に向けた重要なステップとなります。

【謝辞】
本成果は、科学技術振興機構（JST）創発的研究支援事業（JPMJFR203F）、同　戦略的創造研究推進事業　CREST（JPMJCR24S6）、同　未来社会創造事業（JPMJMI23G2）、日本学術振興会（JSPS）科学研究費補助金（JP25H01644、JP25H01674、JP25H01999、JP24K01494、JP24K01528、JP24H00485、JP24K21809、JP23K18001、JP23H03937、JP23KJ1388、JP23H02061、JP22H05145、JP20H05838、JP20H00398）、旭硝子財団、日本板硝子材料工学助成会、ENEOS東燃ゼネラル研究奨励・奨学会、泉科学技術振興財団、創薬等先端技術支援基盤プラットフォーム（JP25ama121006）、地域中核・特色ある研究大学強化促進事業（JPJS00420230010）からの助成・支援を受けて実施されました。本論文は『東北大学　2026年度オープンアクセス推進のためのAPC支援事業』によりオープンアクセスとなっています。

【用語説明】
注1.　光触媒：光を照射することにより自身は変化しないが、触媒作用を示す物質。
注2.　水完全分解（OWS）：水を分解し、酸素と水素を取り出す現象。光触媒の場合、そのバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光が照射されると励起電子と正孔が生じる。これらがそれぞれ水の還元、酸化反応を行うことで水分解反応が進行する。
注3.　二次元金属有機構造体（2D-MOF）：金属有機構造体（MOF）は金属イオンと有機配位子が規則的に結合した、ナノレベルの微細な穴を持つ多孔性結晶材料で、北川進特別教授（京都大学）らの2025年ノーベル化学賞の受賞対象となった物質群である。2D-MOFはMOFのうち、二次元シート構造を特徴とするものを指す。
注4.　酸素還元逆反応：光触媒上で生成した酸素が再び電子を受け取って還元される反応や、生成した水素と酸素が助触媒上で反応して再び水に戻る反応を指す。これらの反応が起こると、水素生成の効率が低下する。

【論文情報】
タイトル：Two-dimensional metal-organic frameworks offer all-in-one cocatalysts
　　　　　for photocatalytic overall water-splitting
著者　　：Jingyan Guan, Hajime Suzuki*, Kazuhide Kamiya, Takashi Harada, Rintaro Adachi,
　　　　　Osamu Tomita, Hirofumi Kurokawa, Daisuke Unabara, Koji Yonekura, Naoya Fukui,
　　　　　Hiroaki Maeda, Kunihisa Sugimoto, Yuichi Yamaguchi, Akinori Saeki,
　　　　　Akira Yamakata, Akihiko Kudo, Ryu Abe*, Ryota Sakamoto*
*責任著者　京都大学大学院工学研究科　助教　鈴木肇、京都大学大学院工学研究科　教授　阿部竜、
　　　　　 東北大学大学院理学研究科　教授　坂本良太
掲載誌　：Nature Chemistry
DOI　　：10.1038/s41557-026-02133-6
URL　　：https://www.nature.com/articles/s41557-026-02133-6

【関連リンク】
理工学部　理学科　教授　杉本邦久（スギモトクニヒサ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2743-sugimoto-kunihisa.html

理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/04/050094.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/04/050094.html 理工 光触媒 助触媒 杉本邦久 水完全分解 水素発生反応 水素製造 理工学部 脱炭素 自己組織化 酸素発生反応 Thu, 23 Apr 2026 18:00:00 +0900 固体試料はさまざまなノイズが影響してCPLの測定が難しく、これまでは試料に光を透かして裏側から観測する方法が一般的でしたが、その手法では光が透過しない不透明な試料の測定ができませんでした。本研究成果により、非透過の固体試料でもCPLが測定できる手法の確立が可能となり、今後、次世代の光デバイスやセキュリティ材料、量子通信分野における材料評価技術への応用が期待されます。
本件に関する論文が、令和8年（2026年）4月9日（木）に、日本化学会の国際的な学術誌である"Chemistry Letters（ケミストリーレターズ）"にオンライン掲載されました。

【本件のポイント】
●従来は困難とされていた、不透明な固体試料の円偏光発光を測定する評価ユニットを新たに開発
●今回開発した新手法では、幅広い角度条件でCPLが測定でき、汎用性が高いことを確認
●不透明な固体試料のCPL測定に適用可能であり、今後さまざまな分野での材料評価技術の確立に期待

【本件の背景】
特定の方向に振動する光を「偏光」といいます。中でも、円偏光発光（CPL）は、右回り・左回りの光の違いを利用できるらせん状に回転する特殊な発光現象であり、次世代のセンシング技術やセキュリティインク、光通信技術への活用が期待されています。
CPLは、試料が溶液の場合は測定法が十分に確立されていますが、固体の場合は分子の偏りが影響して正確な測定が難しいという課題があります。測定にノイズを与える要素のうち、「蛍光の偏り」は光を照射する向きと検出する向きを一直線にする、あるいは照射と検出を直角に配置して特定の光を用いることで、原理的には回避できると考えられています。一方で、「試料全体の構造の偏り」に由来する影響は、完全に取り除くことが難しいとされています。
このようなノイズを最小限に抑えるため、CPLの測定法は、試料に光を透かして裏側から観察する「透過型」が主流で、日本分光株式会社が開発した「CPL-300円偏光ルミネッセンス測定システム」が広く用いられてきました。しかしこの手法では、試料を粉末にしてペレットにしたり、フィルム状に加工してから計測する必要があり、光が透過しない試料の測定ができないという問題があります。
こうした背景を踏まえ、本研究グループは、不透明な固体試料にも適用できる新しいCPL評価ユニットを開発し、どのような条件で正しくCPLを測定できるかを検証しました。

【本件の内容】
研究グループは、まず固体試料に対して光の照射方向と検出器の方向を直交させた「反射モード」でCPLを測定する、非透過試料にも適用可能な新しい「CPL評価ユニット」を開発しました。また、薄膜の固体試料のサンプルとして、キラル※1 な発光材料を分散させたプラスチックのフィルムを作製しました。この2つを用いて、CPL評価ユニットの検出器とフィルムの角度を変えた際に、測定できるCPLシグナルの形や強さにどのような影響が出るのかを検証しました。
その結果、検出器に対してフィルムが15°～75°の角度の範囲にあるときに、キラルな発光材料に由来するCPLシグナルを高感度に検出することに成功しました。特に、60°～75°の範囲では、強い発光強度と安定したCPLシグナルの両方を得られ、「反射モード」によるCPL測定法が、フィルム状の固体試料に対して有効な手段の一つであることが実証されました。
本研究成果は、光を透過しない試料に対しても適用可能であり、これまで評価が困難であった試料のCPL測定技術として、今後の材料開発や光デバイス研究への応用が期待されます。

【論文掲載】
掲載誌　：Chemistry Letters（インパクトファクター：1.1@2024）
論文名　：Circularly Polarized Luminescence Measurement under Reflection-Mode
　　　　　Excitation for Solid-State Films
　　　　（反射励起法による固体薄膜の円偏光発光測定）
著者　　：鈴木太哉¹、中嶋晴香¹、鈴木仁子²、金田昭男²、近藤吉朗²、永森浩司²、今井喜胤^1＊
　　　　　＊責任著者
所属　　：1　近畿大学大学院総合理工学研究科、2　日本分光株式会社
DOI　　：10.1093/chemle/upag052
論文掲載：https://doi.org/10.1093/chemle/upag052

【本件の詳細】
研究グループは、キラルなペリレンジイミド誘導体（CPDI）※2 をポリメチルメタクリレート（PMMA）※3 中に分散させた固体薄膜発光試料をモデル系として用い、反射モード90°配置（励起光と検出方向が直交）における円偏光発光（CPL）測定が可能なCPL評価ユニットを開発し、評価しました。なお開発したユニットは、固体測定で生じやすいノイズを回避するため、励起光路に水平直線偏光板を導入しています。
検出角度を0°～90°まで系統的に変化させ評価した結果、15°～75°の範囲において明瞭で再現性の高いCPLシグナルが観測され、特に60°～75°では発光強度とCPL応答の両方が最も安定かつ高強度となることが明らかになりました。一方で、0°や90°の配置では、発光強度が極めて弱くなるか、表面反射や試料内部に閉じ込められた光の影響により、正確な測定が困難になることも分かりました。
また、ラセミ体※4 試料およびPMMA単独膜ではCPLシグナルが測定できなかったことから、検出されたCPLは基板やポリマー由来のノイズではなく、発光材料のキラリティに由来することが実証されました。さらに、従来の透過法による測定結果と比較したところ、スペクトル形状および異方性因子※5 は良好に一致し、本手法の信頼性が確認されました。
以上の結果から、反射モード測定は、光を透過しない厚いフィルムや不透明な材料などの非透過性試料に対しても、高精度なCPL評価が可能となる新しい測定法の一つであることが明らかになりました。

【研究者のコメント】
今井喜胤（イマイヨシタネ）
所属　　：近畿大学理工学部応用化学科
　　　　　近畿大学大学院総合理工学研究科
職位　　：教授
学位　　：博士（工学）
コメント：本研究により、これまで測定が困難であった固体試料の円偏光発光を、簡便かつ高精度に評価できる可能性を提示することができました。本技術は、円偏光発光塗料などの特殊色素開発に向けた基盤評価技術として重要な役割を果たすと考えています。

【研究支援】
本研究は、科学研究費補助金　基盤研究（B）（課題番号　JP23H02040）、国立研究開発法人　科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業CREST研究領域「独創的原理に基づく革新的光科学技術の創成」（研究総括：河田聡）研究課題「円偏光発光材料の開発に向けた革新的基盤技術の創成」（研究代表者：赤木和夫）、JSPS研究拠点形成事業－A．先端拠点形成型－Core-to-Core program「多彩なキラル場と物質的キラリティが織りなす未踏科学創成研究」（課題番号　JPJSCCA20250005）によって実施されました。

【用語解説】
※1　キラル：その物体や分子が鏡に映した像と重ね合わせることができない性質のこと。
※2　ペリレンジイミド誘導体（CPDI）：有機半導体や光機能性材料として注目される化合物。分子がキラルな構造を持っており、プラスチックなどの材料に混ぜることで、非常に効率よく円偏光を発する特性がある。
※3　ポリメチルメタクリレート（PMMA）：アクリル樹脂として知られる、透明度の高いプラスチックの一種。本研究では、発光材料であるペリレンジイミド誘導体を均一に混ぜ込み、安定した薄膜を作製する基盤として用いた。
※4　ラセミ体：「右向き」と「左向き」の鏡合わせの構造を持つ分子が、ちょうど半分ずつ混ざり合った状態のこと。ラセミ体は円偏光の性質を示さない。
※5　異方性因子：光がどの程度「円偏光」の性質を持っているかを表す指標。+2（完全な左円偏光）から-2（完全な右円偏光）の間で表される。

【関連リンク】
理工学部　応用化学科　教授　今井喜胤（イマイヨシタネ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/362-imai-yoshitane.html

理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/04/050091.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/04/050091.html 理工 CPL キラル ペリレンジイミド誘導体 今井喜胤 円偏光発光 反射モード 固体試料 日本分光 理工学部 量子通信 Thu, 23 Apr 2026 14:00:00 +0900 （令和7年（2025年）5月プレスリリース）。
本論文が、同学術誌において過去1年間に掲載された論文のうち、光化学分野で最も注目を集めた"Most popular articles 2025: photochemistry collection"に選出されました。
また、本研究成果を中心に、光触媒による過酸化水素合成の近年の世界的潮流を新しい視点でまとめた総説が、国際学術誌"Chemical Communications（ケミカル　コミュニケーションズ）"と"Chemistry - A European Journal（ケミストリー　ア　ユーロピアン　ジャーナル）"に掲載されました。

【本件のポイント】
●「過酸化水素」をクリーンに合成する画期的な手法を開発し、令和7年（2025年）5月に国際学術誌"Chemical Science"に論文掲載
● "Chemical Science"において、令和7年（2025年）に光化学分野で最も注目を集めた論文として選出
● 光触媒を用いた過酸化水素合成について、新しい観点からまとめた総説も発表し、この分野を牽引

【選出された論文の概要】
過酸化水素は、次世代燃料電池の燃料や、汎用性の高いクリーンな酸化剤として注目されていますが、従来の製造法では原料となる水素ガスや莫大な電力が必要となります。こうした製造プロセスを改善するために、太陽光・水・酸素だけで過酸化水素を合成する、光触媒を用いた合成の研究が進んでいます。しかしこの合成法は、照射した光の利用効率※2 が20%程度と低く、まだ実用には至っていません。効率が低い原因として、合成した過酸化水素が触媒表面で分解されてしまう点が挙げられており、新たな触媒の開発が求められていました。
そこで研究グループは、無機物質である酸化スズや酸化亜鉛を複合化させた「ハイブリッド材料」を、光触媒として開発しました。この触媒を用いて過酸化水素を合成したところ、先行研究において報告されている最高濃度の3倍以上を達成し、光の利用効率が約500％となりました。この革新的な光触媒反応を開拓した研究成果は、令和7年（2025年）5月に "Chemical Science"に掲載されました（図1①）。
令和7年（2025年）5月プレスリリース

【本件の内容】
Royal Society of Chemistry（英国王立化学会）は、世界的に高く評価される雑誌を多数発行しており、そのフラッグシップとなる学術誌が"Chemical Science"です。 "Chemical Science"は毎年、前年に発表された論文について、さまざまな利用指標に基づき注目を集めたものを選出しています。今回、本研究グループが発表した論文が令和7年（2025年）に光化学分野で最も注目を集めた"Most popular articles 2025: photochemistry collection"に選出されました。
また、研究グループは、光触媒による過酸化水素合成に関するこれまでの研究を精査し、新しい観点からまとめ上げた総説2報を発表しました（図1②）。なお、その一つは、出版社John Wiley & Sons, Inc.による依頼によって執筆しました。総説とは、特定の研究分野の成果を俯瞰して体系的に整理し、今後の研究の道筋を示す論文のことです。十分な知識と経験を有する信頼された専門家によって執筆されるもので、その分野における現在までの理解と今後の発展の方向性を示す教科書となります。

【Most popular articles 選出論文】
掲載誌：Chemical Science（インパクトファクター：7.6@2024）
論文名：Photocatalytic hydrogen peroxide production with an external quantum yield of almost 500%
　　　　（外部量子収率500％の光触媒的過酸化水素合成）
著者　：エンヨウソウ¹、納谷真一^2＊、杉目恒志^1,3、多田弘明^4＊、副島哲朗^1,3＊　＊責任著者
所属　：1　近畿大学大学院総合理工学研究科、2　近畿大学法人本部管理部、
　　　　3　近畿大学理工学部応用化学科、4　東海国立大学機構
掲載日：令和7年（2025年）5月2日
URL　：https://doi.org/10.1039/D5SC01447F
　　　　Most popular articles 2025: photochemistry collection

【総説①】
掲載誌：Chemical Communications（インパクトファクター：4.2@2024）
論文名：Photocatalytic hydrogen peroxide production toward quantum yields exceeding 100%
　　　　（量子収率100％超を目指す光触媒的過酸化水素合成）
著者　：副島哲朗^1,2、エンヨウソウ²、多田弘明^3＊　＊責任著者
所属　：1　近畿大学理工学部応用化学科、2　近畿大学大学院総合理工学研究科、3　東海国立大学機構
掲載日：令和7年（2025年）10月27日
URL　：https://doi.org/10.1039/D5CC05863E

【総説②】
掲載誌：Chemistry - A European Journal（インパクトファクター：3.7@2024）
論文名：Photoelectrochemical Hydrogen Peroxide Production via Simultaneous Reduction
　　　　and Oxidation Processes
　　　　（酸化・還元の協奏で進む光電気化学過酸化水素合成）
著者　：副島哲朗^1＊、納谷真一²、多田弘明^3＊　＊責任著者
所属　：1　近畿大学理工学部応用化学科、2　近畿大学法人本部管理部、3　東海国立大学機構
掲載日：令和8年（2026年）1月27日
URL　 ：https://doi.org/10.1002/chem.202503451

【本件の詳細】
オキシドールとして知られる過酸化水素（H₂O₂）は、医療機器の滅菌、化成品の合成やパルプの漂白だけでなく、半導体などの電子機器製造プロセスを含む幅広い分野で利用される重要な化学物質で、次世代燃料電池用クリーン燃料などの最先端領域でも注目されています。現在、過酸化水素は多量のエネルギーを用いて製造されていることから、環境負荷の小さな光触媒反応により合成・製造する方法が世界中で検討されています。研究グループは、市販の無機物質を混ぜるだけで簡単に得られるナノサイズのハイブリッド材料（光触媒）を用いて、酸素とエタノールから、先行研究で報告されている最高濃度の3倍以上となる過酸化水素の合成を達成しました。また、光の利用効率は約500％という、これまでの光触媒の常識では説明できない現象であることを明らかにしました（図2）。

研究で得られる成果は、さまざまな形で学術界や社会に発信されています。その発信方法の一つとして、出版社が発行する学術雑誌に論文として掲載されるものがあります。化学分野においてはAmerican Chemical Society（アメリカ化学会）やWileyなど主要な国際的出版社がありますが、その一つであるRoyal Society of Chemistry（英国王立化学会）は、世界的に注目を集める多数の学術雑誌を発行しています。その中でも、"Chemical Science"は英国王立化学会を代表するフラッグシップ雑誌という位置づけで、化学分野で最重要・最先端の論文が、複数の専門家による厳格な審査の上で掲載されています。
研究グループによる今回の研究成果は、令和7年（2025年）5月に"Chemical Science"に掲載され、 "Most popular articles 2025: photochemistry collection"に選出されました。このコレクションは、令和7年（2025年）に光化学分野で最も注目を集めた論文をまとめたもので、引用数、ダウンロード数、オルトメトリクスなど、さまざまな利用指標に基づいて選定されています。
学術論文にはいくつかの種類がありますが、大まかにわけて研究論文と総説があります（下記、学術論文における研究論文と総説の違い参照）。

【学術論文における研究論文と総説の違い】
研究論文：内容新しい発見（材料・現象など）を報告するもので、
　　　　　その分野の"最前線"を押し広げるもの。
総説　　：これまでの成果を体系的に整理・分析して執筆されるもので、
　　　　　その分野の"地図"を提供し方向性を示すもの。

研究論文は、未発表の研究内容の成果をまとめたもので、新規性の提示が重要な目的となります。一方総説は、特定の研究分野の成果を体系的に整理し、現状と課題、そして今後の方向性を記述した論文です。総説は、その研究分野を俯瞰してまとめ上げるだけの深い理解や経験、そして広い視野を持つ信頼された研究者によって記述されます。

研究グループは、"Chemical Science"と同様に国際的に著名な2つの学術雑誌に、新しい観点で光が関係する過酸化水素合成について、総説を発表しました。一報は、これまでの光触媒による過酸化水素合成の歴史を振り返りつつ、光の利用効率が100%をはるかに超える最新研究について、光化学の分野での新たな位置づけを体系的にまとめた内容で、令和7年（2025年）10月に"Chemical Communications"に掲載されました。もう一報は、光電気化学プロセスによる過酸化水素合成の最新動向を網羅的に解説し、実用化に向けて効率的なシステムの設計を示した内容で、令和8年（2026年）1月に"Chemistry - A European Journal"に掲載されました。なお、"Chemistry - A European Journal"に掲載された総説は、研究グループが"Chemical Science"に発表した高効率な光触媒反応による過酸化水素合成の成果を受けて、出版社の編集者から直接執筆を依頼されたものです。

【研究者のコメント】
副島哲朗（ソエジマテツロウ）
所属　　：近畿大学理工学部応用化学科、近畿大学大学院総合理工学研究科
職位　　：准教授
学位　　：博士（工学）
コメント："Chemical Science"誌は、化学分野において世界を代表する学術雑誌であり、そこに研究成果が掲載されるだけでなく、今回のように光化学分野で最も注目された論文に選出されることは大変名誉なことと思っています。近年、過酸化水素の重要性は増すばかりで、その観点からも光触媒によるクリーンな過酸化水素合成は、今後も光化学における一大トピックスとして注目され続けるものと期待されます。今回の成果や総説は、この分野の牽引役としてきわめて重要な役割を果たすものと思います。

【研究支援】
本発表において重要な役割となっている成果は、日本学術振興会による科研費（課題番号20K05275、20K05674）ならびに日本板硝子材料工学助成会、双葉電子記念財団、泉科学技術振興財団による研究助成の支援を受けて行われました。

【用語解説】
※1　光触媒：触媒とは、特定の化学反応を速める性質がある物質で、その物質自体は化学反応の前後で変化しないもの。化学工業的にきわめて重要な物質で、代表的なものとして、化学製造における基礎的な窒素源になるアンモニアは、鉄系の化合物が触媒となり製造が可能となる。光触媒は、光照射により触媒作用を発現する。
※2　光の利用効率：光触媒では、光を当てることにより化学反応が進行する。光の利用効率は、入力した光がどのくらいの割合で目的物質を合成に利用できたかの効率を示すもので、通常、100％が上限となる。

【関連リンク】
理工学部　応用化学科　准教授　副島哲朗（ソエジマテツロウ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/378-soejima-tetsurou.html

理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/03/049729.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/03/049729.html 理工 Chemical Science クリーン燃料 ハイブリッド材料 光化学 光触媒 光電気化学 副島哲朗 応用化学 理工学部 過酸化水素 Thu, 19 Mar 2026 14:00:00 +0900 ・エチレンガスを簡便かつ持続的に放出できる固体材料の開発に成功。
・エチレンガスの持続的放出により、ジャガイモの発芽が抑制されることを実証。
・農業・食品流通分野への応用に期待。

【概要】
北海道大学大学院地球環境科学研究院の黄淵特任助教、神谷裕一教授、野呂真一郎教授と、近畿大学理工学部応用化学科の山本旭講師らの研究グループは、安価なゼオライト^*1 を用いて植物ホルモンであるエチレン（C₂H₄）を長期間放出できる固体材料を開発し、ジャガイモの発芽抑制に応用できることを実証しました。
C₂H₄は、果実の熟成促進や植物の生理機能調節に関与する重要な植物ホルモンです。C₂H₄は気体分子であり、これまでC₂H₄の利用は主として加圧されたガスボンベに依存しているため、保管及び輸送時の安全性の観点から、より取り扱いが容易な手法が望まれていました。
本研究では、C₂H₄を多孔性^*2 固体材料である銀イオン交換ゼオライトの微細な細孔内部に取り込ませ、その後持続的に放出できることを確認しました。また、Agイオン交換ゼオライトを用いてジャガイモの発芽抑制実験を行ったところ、市販のC₂H₄放出剤よりも優れた発芽抑制効果を示しました。本成果は、果物や野菜の鮮度保持、熟成制御、食品流通プロセスの高度化に向けた基盤技術としての展開が期待されます。
本研究成果は、2026年1月15日（木）公開のACS Applied Nano Materials誌にオンライン掲載されました。

【背景】
エチレン（C₂H₄）は、リンゴやトマトなどの追熟型^*3 果実や野菜の成熟過程において重要な役割を果たす天然の植物ホルモンです。これら追熟型農産物の保存期間を延長するためには、貯蔵や輸送の過程で過熟や腐敗を抑制することが不可欠であり、その対策の一つとして空間中からC₂H₄を除去する技術がこれまで広く検討されてきました。
一方で、別の観点から見ると、追熟型農産物を未熟な段階で収穫し、貯蔵及び輸送中に適切な人工熟成を施すことにより、腐敗を抑えつつ新鮮な果実・野菜を消費者に提供することが可能となります。また、C₂H₄の圃場利用は、温室栽培における作物の種子発芽や開花促進にも有効であることが知られています。さらに、C₂H₄は非追熟型作物に対しても有益であり、例えば、適切なC₂H₄曝露によってジャガイモの発芽が効果的に抑制されることが報告されています。このようにC₂H₄には多様な農業分野において高い応用可能性を有しています。
現在、気体分子であるC₂H₄の利用は、主として加圧C₂H₄ボンベに依存しています。しかし、加圧ボンベは安全性や操作性の観点から使用場所が限られるという課題があります。これに対して、固体材料を用いる手法は、安全性及び操作性の面で加圧ボンベよりも優れており、専門知識を持たない人が扱う場面や、輸送時など、これまで利用が難しかった環境での利用が期待されます。これまでに、α-シクロデキストリン^*4（α-CD）を用いてC₂H₄を内包・放出する手法が報告されていますが、この方法には調製及び操作が比較的複雑であるという課題があります。そのため、より合成が容易で、実用性に優れた新たな固体材料の開発が強く求められています。

【研究手法】
研究グループは、C₂H₄を取り込み可能な材料として、安価な多孔性のゼオライトに着目しました。また、C₂H₄を持続的に放出するためには、C₂H₄分子を適度な強さで材料中に固定することが重要であると考え、Agイオン交換ゼオライトを活用する戦略を立案しました。
銀イオンは、C₂H₄のような構造中に二重結合をもつ分子とπ錯体^*5 を形成します。その結果、二重結合をもつ分子を強く固定することが可能となります。このπ錯体形成を利用することにより、C₂H₄を細孔中に固定できると考えました。本研究では、骨格構造の異なる複数の市販ゼオライトを用い、Ag導入量の異なるAgイオン交換ゼオライトを調製しました。これらの試料を用いて、Ag導入量及びゼオライト骨格構造がC₂H₄の吸着量に及ぼす影響を系統的に評価し、C₂H₄の持続的放出を可能とするAgイオン交換ゼオライトの設計指針を明らかにしました。
さらに、Agイオン交換ゼオライトによる農産物への応用を検証するため、ジャガイモの発芽抑制効果を調べました。

【研究成果】
Agイオン交換ゼオライトでは、ゼオライトの骨格構造によらず、すべての試料において強く固定されたC₂H₄の存在が認められました。一方で、Agイオンを交換していないゼオライトはC₂H₄を吸着するものの、C₂H₄との相互作用が弱く、吸着したC₂H₄は真空引き処理によって容易に脱離することを確認しました。また、強く固定されたC₂H₄量（以下、C₂H₄量と表記）とAgイオン導入量の間には明確な相関が確認され、Agイオン導入量の増加に伴い、ある範囲まではC₂H₄量が増加する傾向を示しました。一方で、Agイオン導入量をさらに増加させても、C₂H₄量の顕著な増加は認められませんでした。
さらに、ゼオライトの骨格構造もC₂H₄量に影響を及ぼすことが明らかとなりました。特に、Agイオン交換A型ゼオライト^*6 は、同程度のAgイオン導入量を有するＸ型ゼオライト^*7 と比較して、著しく小さいC₂H₄量を示しました。詳細な評価から、Agイオン導入量が過剰になると、Agイオンが凝集しやすくなり、孤立したAgイオンとして存在しなくなることが示されました。このように凝集したAg種はC₂H₄を強く固定できないため、Agイオン導入量を増加させてもC₂H₄量が増加しなかったものと考えられます。
本研究で検討した市販ゼオライトの中で、適切なAgイオン含有量を有するAgイオン交換X型ゼオライトが、市販C₂H₄放出剤よりも遥かに高いC₂H₄量を示しました（図1左）。また、C₂H₄放出能を比較したところ、市販C₂H₄放出剤と比較してAgイオン交換X型ゼオライトは優れた持続的C₂H₄放出能を示すことが明らかとなりました（図1右）。
最も性能の良かったAgイオン交換X型ゼオライトを用いてジャガイモの発芽抑制効果を検証したところ、図2のように本研究で開発したAgイオン交換X型ゼオライトは市販のC₂H₄放出剤よりもジャガイモの発芽を抑制できることが分かりました（図2）。

【今後への期待】
本研究では、持続的なC₂H₄放出を可能とするAgイオン交換ゼオライトの設計指針を明らかにするとともに、その農産物鮮度制御への有効性をジャガイモの発芽抑制効果によって実証しました。Agイオン交換ゼオライトにおけるC₂H₄の持続的な放出特性は、果物や野菜の鮮度保持や熟成制御をはじめ、農産物の流通・保管プロセスの高度化など、幅広い農業分野への応用が期待されます。さらに、本研究で得られた知見は、C₂H₄に限らず、他の小分子の放出制御にも適用可能であり、医学や衛生分野を含む様々な分野への応用に貢献することが期待されます。

【謝辞】
本研究は公益財団法人JKA競輪とオートレースの補助事業、スタートアップ総合支援プログラム（SBIR支援）（JPJ010717）の支援を受けて実施されました。

【論文情報】
論文名：Zeolite X Loaded with Ag+ as a Slow Ethylene-Releasing Nanoporous Material
　　　　to Suppress Potato Sprouting （ジャガイモの発芽を抑制するエチレンを緩やかに放出する
　　　　ナノ多孔性材料としての銀イオン担持ゼオライトX）
著者名：黄淵^1、2、山本旭³、大友亮一¹、野呂真一郎¹、神谷裕一¹
　　　　（¹北海道大学大学院地球環境科学研究院、²北海道大学大学院環境科学院、
　　　　　³近畿大学理工学部応用化学科）
雑誌名：ACS Applied Nano Materials（ナノ材料応用学の専門誌）
DOI　 ：10.1021/acsanm.5c05148
公表日：2026年1月15日（木）（オンライン公開）

【参考図】

【用語解説】
＊1　ゼオライト … 規則的なナノサイズの微細孔（小さな空間）をもつアルミノケイ酸塩鉱物のこと。
＊2　多孔性 … 物質内部にナノメートルサイズの細孔（小さな空間）を多数もつ性質のこと。
＊3　追熟型 … リンゴやトマトのように、収穫後も成熟が進行するタイプの作物のこと。
＊4　α-シクロデキストリン … トウモロコシでんぷんから作られる環状オリゴ糖のこと。
＊5　π錯体 … 金属が有機分子の二重結合や芳香環に広がった電子と相互作用してできる結合状態のこと。
＊6　A型ゼオライト … 比較的小さな細孔をもち、低Si/Al比を特徴とするゼオライトのこと。
＊7　X型ゼオライト … Si/Al比はA型ゼオライトに近いが、大きな細孔をもつゼオライトのこと。

【関連リンク】
理工学部　応用化学科　講師　山本旭（ヤマモトアキラ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/3218-yamamoto-akira.html

理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/02/049393.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/02/049393.html 理工 エチレンガス ジャガイモ ゼオライト 山本旭 植物ホルモン 理工学部 発芽抑制 追熟 銀イオン交換 鮮度保持 Tue, 17 Feb 2026 14:00:00 +0900 *1 に導入することで、融解可能な半導体材料の開発に成功しました。金属と有機架橋配位子から構成される有機－無機複合材料は、金属－有機構造体（PCP/MOF）や配位高分子（CP）と呼ばれ、現代の固体化学や材料科学の中核を担う結晶性固体材料です。これまでの研究では、多孔性（固体の結晶構造内部に細孔を持つこと）など結晶状態における周期構造に焦点が当てられてきましたが、近年では、融解や液晶性を示すMOFやCPが成形加工性の観点から注目されています。しかし、従来のMOFやCPの多くは、加熱すると融解する前に熱分解してしまうという問題がありました。本研究では、次世代半導体材料として期待される含硫黄CP^*2 に柔軟な長鎖アルキル基を導入することで、半導体特性を維持したまま、融解性および液晶性を付与することに成功しました。このたびの成果は、これまで課題とされてきたMOFやCPの成形加工性の飛躍的な向上につながり、光電子デバイスなどで実用化されることが期待されます。本研究成果は、ドイツ化学誌「Angewandte Chemie International Edition」に2026年2月9日付（日本時間）で掲載されました。

【ポイント】
・長鎖アルキル基を導入することで、半導体配位高分子に融解性および液晶性を付与することに成功しました
・導入するアルキル基の長さを調整することで相転移挙動^*3 および半導体物性の調整に成功しました
・融解挙動を活用して薄膜を作製し、光電子デバイスとしての応用可能性を実証しました

【研究の背景と経緯】
MOFおよびCPは、2025年のノーベル化学賞の受賞にも象徴されるように、次世代の結晶性固体材料として大きな注目を集めています。これらの材料は高い設計自由度を有しており、気体の貯蔵や分離、触媒などへの応用が期待され、世界中で活発に研究が行われています。最近では、硫黄を配位原子とするMOFやCPが、金属－硫黄結合に由来する優れた半導体特性を示すことが実証され、光触媒としての利用はもとより、光電子デバイスへの応用の観点から注目されています。このように優れた半導体物性を示す含硫黄CPですが、従来型のCPやMOFと同様に、成形加工性に乏しいという課題を抱えていました。特に、太陽電池などの光電子デバイスを開発するためには薄膜の作製が不可欠ですが、CPの高い融点や溶媒に対する低い溶解性が、薄膜形成に向けた大きな制約となっていました。もし、液晶性や低融点を示す含硫黄CPを開発することができれば、融解過程を利用した材料プロセッシング（材料の真の価値を引き出す技術）が可能になり、塗布型半導体や半導体インクとしての利用が期待されます。

【研究成果】
このたび、研究グループは、狭いバンドギャップ^*4 や高い電荷移動度^*5 などの優れた半導体物性を示す含硫黄CPに対して、柔軟な長鎖アルキル基を導入することで、融解性および液晶性を付与することに成功しました。本研究で開発したKGF-34（C6）と呼ばれる含硫黄CPは、鉛－硫黄結合から成る無機骨格と柔軟な長鎖アルキル基から構成されており、優れた半導体特性と構造柔軟性の両方を併せ持つ新材料です（図1a）。また、KGF-34（C6）は、柔軟な有機分子を組み込んだ無機材料と捉えることもでき、このような材料は「超セラミックス」^*6 と呼ばれる新しい物質群としても注目を集めています。
研究グループは、KGF-34（C6）が高い光伝導性を示すことを見出し、その伝導機構を明らかにしました。また、大型放射光施設SPring-8^*7 のビームライン（BL01B1、BL02B1、BL02B2、BL04B2）における放射光実験を通して、液晶転移や融解などの相転移に伴う構造変化を解明することに成功しました（図1b）。さらに、KGF-34（C6）の融解性を活用して薄膜デバイスを作製し、光検出器として応用可能であることを実証しました（図2）。加えて、導入するアルキル基の長さを変化させることで、半導体特性や融点、液晶特性の最適化に成功しました。

【今後の展開】
本研究では、次世代の半導体材料として期待される含硫黄CPに柔らかいアルキル基を導入することで、有機半導体のように低い融点や液晶性を備えた半導体材料の開発に成功しました。今後は、これらの材料を基盤とした電界効果トランジスタ^*8 などへの応用展開が期待されます。また、本研究で得られた知見をその他の含硫黄CPに適用することで、塗布による薄膜作製が可能となり、含硫黄CPを基盤とした光電子デバイスの開発が加速的に進展すると期待されます。また、本戦略は含硫黄CPのみならず、多様なMOFやCPにも適用可能であり、これまで課題とされてきたMOFおよびCPの材料プロセッシングに革新を切り拓くと考えられます。

【研究助成】
本研究は、豊田理研スカラー、川西記念新明和教育財団、徳山科学技術振興財団、日本学術振興会　科学研究費助成事業（JP22H05145、JP23K26503、JP23H04637、JP23H04642、JP25H01660、JP25H01688、JP25H01689、JP25K18054）の支援により行われました。

【論文情報】
タイトル：Meltable Semiconducting Lead-Thiolate Coordination Polymers with Long Alkyl Chains
著者　　：Ryohei Akiyoshi*、Shunya Takamura、Chie Sawada、Naohiro Takahashi、Takashi Okubo、
　　　　　Akinori Saeki、Zi Lang Goo、Kunihisa Sugimoto、Yuki Mori、Shogo Kawaguchi、
　　　　　Yuiga Nakamura、Toshiaki Ina、Misaki Katayama、Hiroki Yamada、Seiya Shimono、
　　　　　Takuya Kurihara、Kazuyoshi Ogasawara、Daisuke Tanaka* （*責任著者）
掲載誌　：Angewandte Chemie International Edition
DOI　　 ：10.1002/anie.202518379
URL　　 ：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202518379

【用語の説明】
^*1　半導体配位高分子：電気をよく通す導体とほとんど通さない絶縁体の中間的な性質を示す配位高分子。
^*2　含硫黄CP：硫黄を配位原子とするCP。金属－硫黄結合に由来する優れた半導体特性を示す。
^*3　相転移挙動：氷が溶けて水になるように、温度や圧力などの外場によって物質が異なる状態に変化する現象。
^*4　バンドギャップ：電子に占有された最も高いエネルギーバンドの頂上から、最も低い空のバンドの底までの間のエネルギー差。
^*5　電荷移動度：電流を担う電荷の移動のし易さを示す指標。
^*6　超セラミックス：無機材料に分子性のユニットを組み込んだ新材料。
^*7　大型放射光施設SPring-8：理化学研究所が所有する兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高性能の放射光を生み出す大型放射光施設。利用者支援等は高輝度光科学研究センター（JASRI）が行う。SPring-8（スプリングエイト）の名前はSuper Photon ring-8 GeVに由来。SPring-8では、放射光を用いてナノテクノロジー、バイオテクノロジーや産業利用まで幅広い研究が行われている。
^*8　電界効果トランジスタ：電圧を使って電流の流れを制御する半導体デバイス。

【関連リンク】
理工学部　エネルギー物質学科　教授　大久保貴志（オオクボタカシ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/345-okubo-takashi.html
理工学部　理学科　教授　杉本邦久（スギモトクニヒサ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2743-sugimoto-kunihisa.html

理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/02/049379.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/02/049379.html 理工 MOF 半導体材料 含硫黄CP 大久保貴志 理工学部 相転移 薄膜 融解性 配位高分子 長鎖アルキル基 Mon, 16 Feb 2026 10:00:00 +0900