(出所:東京大学)酸化第二鉄(ヘマタイト、α-Fe2O3)いわゆる赤さびは、日常で最も目にすることが多い酸化物であり、地球上に無尽蔵に存在し、人体に無毒で環境親和性にも極めて優れている。α-Fe2O3は可視光のエネルギーに相当するバンドギャップエネルギー(Eg~2.2eV)を持つため、半導体電極の候補材料として注目を集め、多くの研究が行われてきた。光触媒として実用化されている酸化チタン(TiO2)が波長380nm以下の紫外光にしか応答しないのに対して、α-Fe2O3には可視光を吸収できる性質がある。波長600nm以上の光は透過してしまうため、光電変換材料としては太陽光エネルギーの半分以上を無駄にしてしまう。Rh(ロジウム)で置換するとバンドギャップが小さくなることを見出した。バンドから構成される。軌道と混成し、バンドギャップエネルギーが狭帯化する。これは、約950nmの波長に相当し、可視域だけでなく近赤外域でも光吸収が起きるようになった。α-Fe2O3のバンド構造。(出所:東京大学)結晶工学的な観点から、α-Fe2O3の光電特性の向上も試みた。方向に最もキャリアが動きやすくなっていることが確認されている。方向にα-Fe2O3層を成長させることができれば、光を吸収したときに生成する電子-正孔対の励起寿命が最大となって、光電変換効率が大きく増加する可能性がある。方向にエピタキシャル成長させることに成功した。置換α-Fe2O3エピタキシャル層を用いた光電気化学セルにおいて、近赤外域だけでなく可視光域においても従来のα-Fe2O3を凌駕する光電変換効率を実現した。α-Fe2O3(Fe2-xRhxO3)の光電変換効率は、波長610nmでx=0.2のとき2.35%となった。波長340~850nmの範囲でx=0.1およびx=0.2としたとき、従来のα-Fe2O3の光電変換効率を大きく上回った。これまでのα-Fe2O3半導体光電極の研究では、その表面構造を制御して光吸収の増大を狙うことに主眼が置かれていた。今回の研究は、結晶工学的手法やバンドエンジニアリングが半導体電極の特性向上に有効であることを実証したものであり、太陽光エネルギー利用に向けた新たな物質設計指針を提示したといえる。秒速8万mで動きまわる電子を動画撮影NPLら、グラフェンの層厚を正確に測る方法を検証デューク大、WiFi電波を電気エネルギーに変えるメタマテリアル作製。定番記事マックス・プランク研究所ら、絶対零度より低温の気体を実証。