この水分解装置は、ミシガン大学のZetian Mi教授らが3年前に発明したものだ。一般的な電子機器に用いられているシリコンと窒化ガリウムでできた半導体を材料とし、効率と安定性が従来技術に比べて2倍優れている。人工光合成装置の多くは、数時間使用すると効率が大幅に低下する。ところが、Mi教授のチームが開発した水分解装置は、使用するたびに自由電子がより多く生成し、水分解に自由電子を利用する能力も向上することが分かった。

今回、研究チームは、ローレンス・リバモア国立研究所の助けも借りて、この材料の自己改善という優れた性質が、窒化ガリウムに由来することを明らかにした。走査型透過電子顕微鏡と角度依存X線光子分光法を用いた分析の結果、窒化ガリウム粒子の側壁で部分的な窒素の酸素置換が起こり、ナノメートル単位の酸窒化ガリウム層が生じ、その結果、水素発生反応の触媒密度が高くなることを発見した。

窒化ガリウムから酸窒化ガリウムへの化学変化により、持続的な動作と触媒活性の向上が見込めることから、酸窒化物が水素発生用の保護触媒コーティングとして有望であることが示された。今後はこの新発見を利用して、より効率的な人工光合成デバイスを低コストで設計／製造したいと研究チームは述べている。

（fabcross for エンジニアより転載）