| 電気化学を基盤とする界面物理化学の研究 |
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電気化学は，電池やめっき，電解合成などの工業分野のみならず，環境や臨床における各種のセンサーなど，私たちの生活の様々な場面で活躍しているデバイス技術の根幹をなす学問分野です．
いずれの場合でも，電極と電解質（溶液）の界面で起こる物理化学現象，たとえば電荷移動反応や電気二重層の充放電といった基本的な現象を利用しています．しかし，そうしたさまざまな機能が発現する舞台である“界面”は，実際にはどのような構造をしていて，反応はどのようなメカニズムで，またどのくらいの速さで進行しているのかをミクロレベルで実験的にとらえ，議論することは容易ではありません．しかし近年，各種の分光法やプローブ顕微鏡技術（STMなど）の進歩にともない，界面で起こっている現象の本質を原子や分子のレベルで解明することが可能となってきています．
当研究室では，電極｜溶液界面の構造研究を中心に，電極反応速度と表面構造との因果関係を明らかにし，電極触媒などさまざまな機能性電極表面の設計に役立つ基礎研究を行っています． |
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電極｜電解質界面の分子構造 |
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電極界面における原子や分子のふるまい，特に吸着状態を明らかにすることは，分子間相互作用や界面電場のおよぼす影響など，基礎的な観点から重要であるばかりでなく，不均一電子移動反応における電極の活性を左右する重要なファクターを知る手がかりとなります．
当研究室では，電極に電位を与えたまま（つまり実際の電解条件に最も近い状態で），界面の状態観察を行うために，観測手段として赤外分光法を活用しています．また，分子や原子の吸着状態（分子の向きや配列）は，基盤となる電極表面自身の原子配列構造に大きく依存します．このような観点から，“よく規定された”表面構造をもつ各種の「単結晶電極」を用いた研究を進めています．
これまでに，白金電極上におけるヘキサシアノ鉄酸(II/III)イオンの酸化還元反応速度が，ある特定の構造をもって吸着したシアン化物イオンとカチオンによって構成された“活性サイト”の存在により，著しく速められることが見出されています． |
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| 電極界面の様子を赤外分光法により観察する |
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電極表面吸着種を介した
フェリ・フェロの電子移動反応
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固体高分子形燃料電池反応プロセスの研究 |
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燃料電池は，燃料となる分子（水素ガスや炭化水素類）のもつ化学的なエネルギーを電気エネルギーに変換するデバイスで，燃料を電極でいかに効率よく酸化することができるかが，その性能を大きく左右します．目的の反応に最適な表面構造をもつ触媒を設計するには，実際の反応がどのような経路を経て進行するのかを知ることが重要で，そのための測定技術の開発が必要です．分子種の識別に大きな威力を発揮する赤外線反射吸収分光法は，今まさに反応が進行しつつある界面の状況を直接観察できるため，生成してくる反応活性種（中間体など）の同定やその存在量などについて詳細な議論をおこなうことが可能です． |
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| メタノールの複雑な酸化反応 |
白金単結晶の格子構造 |
金属酸化物・貴金属複合電極の作製と機能解明 |
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金属酸化物は触媒や固体電解質，蛍光体，半導体材料などさまざまな分野で活躍している有用な物質です．当研究室では，電気化学法を応用したマイルドな条件下で導電性基板上にセリア薄膜の作製を行い，その構造制御と機能解明を目指した研究を行っています．特に，白金など本来高い触媒能を有する金属微粒子との複合化を行うと，さらに活性が向上することを見出しています． |
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| 白金・セリア複合薄膜のSEM像 |
金基板上に作成した
ユウロピウム（水）酸化物薄膜の蛍光スペクトル |
グラフェンを利用した機能性電極の開発 |
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グラフェンは，黒鉛のグラファイト層を一枚をはぎ取った，単層から成る非常に薄いシート状をしており，興味深い電子物性を有する炭素材料です．当研究室では，このグラフェンシートに種々の有機物・無機物を複合化した材料を作製し，その電気化学物性を調べています． |
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鉄フタロシアニン錯体とグラフェンの複合体
（イメージ） |
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