北海道大学大学院工学研究院附属エネルギー・マテリアル融合領域研究センターの渡辺精一教授と張 麗華准教授らの研究グループは、水と光のみを用いた水中結晶光合成（ＳＰｓＣ）という新たに開発した手法により、銅と酸素の空孔を戦略的に添加ドーピングすることでタングステン酸（WO3・H2O）を用いた光学的臨界相を誘導できることを明らかにした。

水中結晶光合成（ＳＰｓＣ）は、光と水を用いて水中でナノ結晶を合成する技術。水中でのナノ粒子合成効果を利用して、今回のように材料内への元素添加酸化物ナノ粒子の生成も可能。

光応答性ナノ粒子を均一に分散させた材料は、太陽電池、光触媒など太陽光を念頭に置いた持続可能なエネルギー利用やフォトニクスの応用に役立っている。しかし、従来の方法では紫外線と可視光までを利用するだけなので、太陽光の約４０％以上を占める赤外域の光は未利用で、全太陽光をもれなく利用するためには制約があった。

これらの光学的臨界相を有するナノ材料は、光波長０．８－２．５マイクロメートルの赤外領域を含む全太陽光波長域での応答を促進するため、これまで前例のなかった優れた光熱変換特性を示し、太陽光水蒸発や光電気化学の高効率特性が現れることが明らかになった。

この研究で提案するワンポットＳＰｓＣ材料開発戦略は、近い将来、全太陽エネルギーを利用するための高効率先端酸化物材料の設計と材料デバイス開発に貢献するものとみられる。

この研究成果は、７月２９日公開の「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ誌」にオンライン掲載された。