エネルギー変換・貯蔵目的に適合した構造と特性を持つ金属酸化物メソ結晶
Metal oxide mesocrystals with tailored structures and properties for energy conversion and storage applications
2014年5月16日 NPG Asia Materials 6, e5 (2014) doi:10.1038/am.2014.21
ナノテクノロジー：超構造のエネルギー利用
メソ結晶は、ナノ粒子が周期的に並ぶことによって形成された、大きさ数百ナノメートルから数マイクロメートルほどの超構造体である。今回、大阪大学の真嶋哲朗教授と立川貴士助教は、エネルギー生成やエネルギー貯蔵用としての金属酸化物メソ結晶の可能性について概説している。組成が同じでも、ナノ粒子と通常のバルク材料とでは特性が全く異なる場合がある。例えば、ナノ粒子集合体であるメソ結晶の方が表面積が大きいため、水分解や触媒反応における効率はより高くなる。さらに、メソ結晶中でナノ粒子が適所に保持されると、電荷輸送能などの特性が向上する。特に、二酸化チタンナノ粒子を含むメソ結晶は、触媒反応プロセス用やリチウム電池の電極として興味深い。しかし、こうしたナノ粒子超構造の作製には複雑な合成工程が必要となるため、これまで工学的応用が阻まれてきた。
Nanotechnology: Superstructures for energy applications
Mesocrystals are periodic arrangements of nanoparticles that form larger structures of several hundreds of nanometers, or even micrometers, in size. Takashi Tachikawa and Tetsuro Majima from Osaka University in Japan review the potential of metal oxide mesocrystals for applications in energy generation and energy storage. Nanoparticles can have very different properties compared to the regular bulk material from which they originate. For example, the larger surface area of mesocrystals is more efficient for water splitting or catalysis. Additionally, the nanoparticles in mesocrystals are held in place, which can further improve their properties — such as the ability to transport electrical charges. Mesocrystals containing titanium dioxide nanoparticles are of particular interest for use in catalytic processes or as electrodes in lithium batteries. Nevertheless, the assembly of these nanoparticle superstructures, which can require complex fabrication processes, has hampered technological applications so far.
