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特集　環境・エネルギーに関わるセラミックスの界面設計

セラミックスの機能は，構成する物質本来の物性と界面の性質との相乗で決定されます．セラミックスの機能を飛躍的に増強するために,近年，界面制御への指針を得ることが，ますます重要になってきています．本特集では，環境・エネルギーに関わるセラミックスを 中心に，合成・解析技術などで，界面に着目した研究を取り上げます．　（特集担当委員：板原　浩）

■ ナノ複合構造中の界面を機能面で活用した光触媒・触媒の設計

犬丸　啓・片桐清文

複合構造をもつ材料は，その構造中の界面を通して分子やイオン，電子や正孔，電界，磁気的な交換相互作用，機械的な力など，多様なものをやり取りして多彩な機能が発現しうる．本稿では，複合構造の界面が分子や正孔をやり取りして環境に関わる機能を発現する例を筆者らの研究からいくつか紹介する．

■ 環境浄化およびソーラー水素製造に向けた界面制御型ナノ構造光触媒膜の開発

徳留　弘優・奥中さゆり

TiNTの表面電荷を利用した交互吸着法による薄膜化ならびにそのユニークな光触媒および機能特性を明らかにした.また,ソーラー水素製造を目的とした可視光応答型光触媒の微粒子化による複合粒子型光触媒パネルを開発した.

■ 人工光合成技術における界面制御による高性能化

佐山　和弘

太陽光発電ではCO₂排出削減効果が大きいので，このような人工光合成技術と融合することで経済性が向上し，結果として地球温暖化問題の解決に少しでも貢献できる可能性がある．どの技術においても，実用化には効率と寿命をさらに向上させる必要があり，そのための表面・界面の制御技術の開発がますます重要になる．

■ 極薄Si酸化膜技術を用いたナノ構造界面設計による熱電物性制御

中村　芳明

極薄Si酸化膜を用いて界面制御したSi系ナノ構造を設計・形成した．本構造は，キャリアは通過し，フォノンは効率的に散乱する界面を有する．これは，熱と電気伝導の独立制御を意味し，Si系熱電材料実現につながる結果である．

■ ナノ構造界面を利用した熱電変換材料のフォノンエンジニアリング

大西　正人・塩見　淳一郎

「フォノンエンジニアリング」に基づくナノ構造体界面を用いたシリコンバルク材料の熱電変換効率向上に向けた取り組みを紹介する.電子・スピン等のフォノン以外のキャリア輸送に及ぼすナノ構造体の影響解明も進めており，情報科学の技術を応用したナノ構造最適化と併せ，将来的には固体中キャリアを自在に分離制御することが可能になると考えている．

■ ナノサイズ自己組織化を生じる二成分混合系による超伝導特性の制御

一野　祐亮・吉田　隆・一瀬　中

YBa₂Cu₃Oyなどの酸化物超伝導薄膜にBa-M-O（M=Zr, Sn Hf, Nbなど）を添加するとナノサイズのロッド状に自己組織化し，超伝導特性を劇的に向上させる．本稿では，ナノロッドの自己組織化と超伝導特性に関する最近の研究成果を紹介する．

■ 金属/酸化物ヘテロ接合からなる中温作動燃料電池の分極挙動

青木　芳尚・幅崎　浩樹

HMFCの分極特性や電極反応機構を詳細に検討した報告例はまだない．本稿では，HMFCの電極界面での分極挙動について，筆者らの電気インピーダンス法を用いた解析検討を中心に紹介する．

■ DPC STEM法による局所電場・磁場分布の直接観察と材料研究応用

柴田　直哉

材料内部の電場・磁場分布を高分解能かつ実空間で観察することのできるDPC STEM法は，材料・デバイス界面解析の分野で大きな注目を集めている．本稿では，DPC STEM法の原理とその応用について紹介する．

■ 放射光オペランドXAFS測定を用いた電気化学エネルギー変換デバイスの反応分布評価と反応場設計への展開

雨澤　浩史

燃料電池や蓄電池などの電気化学エネルギー変換デバイスのオペランド分析は，デバイス内で生じる現象理解のための強力なツールとなり得る．本稿では，放射光オペランドXAFS測定を燃料電池，蓄電池研究に適用した例を紹介する．

■ その場断面KPFM法を用いた全固体型リチウムイオン電池の内部電位計測

増田　秀樹・石田　暢之・小形曜一郎・伊藤　大悟・藤田大介

断面その場ケルビンプローブフォース顕微鏡測定と，大気非暴露搬送・Arイオン断面研磨を組み合わせた手法を用いて，全固体Liイオン二次電池の複合正極部において充電前後の電位分布変化を計測した結果を紹介する．