レーザー分子光科学研究部門

立川研究室

当研究室では、単一分子もしくは単一粒子という究極の単位での顕微分光観測から、分子間相互作用や化学反応の本質を理解することを目指しています。特に、異なる物質・材料が形成する不均一な界面で起こる物理化学的現象を分子レベルで明らかにすることで、太陽電池や光触媒に代表される太陽光エネルギー技術の発展に貢献しています。将来的には化学分野のみならず、生物、情報、工学などの分野と融合することで、｢１分子科学｣、さらには｢１分子技術｣へと研究を展開していきます。

主な研究テーマとしては、以下の通りです。

単一分子・単一粒子顕微分光法による光エネルギー変換機構の解明

• 太陽電池や光触媒に代表される太陽光エネルギー技術の多くは、実用化へ向け、より一層の高効率化が望まれています。そのためには、異なる物質・材料が形成する不均一な界面で起こる物理化学的挙動を分子レベルで理解し、制御する必要があります。私達は、単一粒子、さらには単一分子という究極の単位での分光観測から、どのような分子間相互作用や構造的特徴が反応効率の向上に関係しているのかを明らかにすることで、太陽光を最大限に活用できる光エネルギー変換システムの実現に貢献することを目指しています。

新規光機能性材料の開発

• 私達は、１分子や１粒子の化学に立脚した新しい光機能性材料の開発を行っています。例えば、半導体ナノ粒子が３次元的に規則正しく配列した高次構造体であるメソ結晶では、励起電子が粒子間を高効率に移動することで、光触媒反応の効率が飛躍的に向上することがわかってきました。今後、ナノ粒子の空間配列を自在に制御することで、既存の触媒、センサー、電極等の性能を高めるとともに、新しい機能性をマクロなスケールで発現させることができると期待されます。