(独）物質・材料研究機構は1月22日、太陽光で水を分解し水素を取り出す光触媒を理論的に設計することに成功したと発表した。光触媒として期待されながら太陽光の大部分を占める可視光を吸収しないチタン酸ストロンチウムに、どのような微量元素を加えれば効率よく吸収するようになるかを理論的に突き止めた。試作実験でも水素発生効率が高いことを確認、理論の有効性を実証した。環境・エネルギー問題の解決に大きく貢献すると期待している。
　水素は環境にやさしいエネルギー源として期待されており、地球に無尽蔵にある水を太陽光で直接分解して取り出す研究が注目されている。ただ、水を効率よく分解するのには優れた光触媒が欠かせず、そのための材料探しが世界的に進められている。
　有望とされるチタン酸ストロンチウムが可視光を吸収しないのは、物質内の電子の状態が関係していることがわかっている。クロムなどの微量元素を入れれば電子状態を変化させられるが、単独では効果が少ない。そこで他の元素も一緒に入れる試みが進んでいるが、どのような元素を入れればいいのかについては明確な指針がなかった。
　そこで研究グループは、コンピューターによる計算科学を駆使して、クロムとともに様々な微量元素を入れた場合の電子状態の変化を理論的に計算、微量元素の最適な組み合わせを検討した。その結果、ランタンをクロムとともに入れた場合に最も効率よく可視光を吸収して水を分解する活性が高まることを突き止めた。実験的にもこの材料の水素発生効率が高いことが確認できた。
　今回の成果について研究グループは、「最先端の計算科学を駆使することで、材料開発を効率的に進められることが実証できた」としており、今後、新規材料の開発が加速すると期待している。

詳しくはこちら