下駄を履くか厚底靴にするか。

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救
ったと伝えられる "招き猫”と、井伊軍団のシンボルとも言える赤
備え（戦国時代の軍団編成の一種で、あらゆる武具を朱塗りにした
部隊編成のこと）の兜（かぶと）を合体させて生まれたキャラクタ
ー。愛称「ひこにゃん」

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

１５　衛霊公　えいれいこう
-------------------------------------------------------------
「人、遠慮なければ、必ず近憂あり」（12）
「これをいかん、これをいかんといわざる者は、われこれをいかん
ともするなきのみ」（16）
「君子はこれをおのれに求む。小人はこれを人に求む」（21）
「過ちて改めざる、これを過ちと謂う」（30）
「仁に当たりては、師にも譲らず」（36）
-------------------------------------------------------------
２７　口達者は徳のさまむげになる。小さな我慢ができぬようでは
大きな仕事を仕損じる。（孔子）

子曰、巧言亂徳、小不忍、則亂大謀。

Confucius said, "Cunning words disturb virtue. You will fail
to accomplish a great plan if you cannot endure small matters."

　　

ポストエネルギー革命序論 249:アフターコロナ時代 59
♘　現代社会のリスク、エネルギー以外も「分散の時代」

⚛ 全固体電池の容量を従来の２倍に
2021年１月、東京工業大学らの研究グループは、全固体電池の容量
を従来の２倍とすることに成功した。不純物を含まない電極／固体
電解質界面を作製することで実現。このことで、EV（電気自動車）
の航続距離を延ばすことが可能になるリチウムイオン電池の電極材
料として、LiNi0.5Mn1.5O4が注目されている。現行の電極材料「LiCo
O2系」に比べ、より高い電圧を発生が可能となる。しかも不純物を
含まない電極／電解質界面を作製すると、リチウム含有量が2倍のLi2
Ni0.5Mn1.5O4を「放電状態」、Li0Ni0.5Mn1.5O4を「充電状態」として使
えるため、電池容量が倍増することも分かっていた。ただ、安定し
た充放電動作が行えるかどうかはこれまで報告されていなかったと
いう。研究グループは、不純物を含まない電極／電解質界面を有す
る全固体電池を作製し、充放電動作を検証した。①まず、エピタキ
シャル成長によりLiNi0.5Mn1.5O4薄膜を形成し、②その上にLi3PO4固
体電解質を成膜。③最後に負極となるLiを蒸着した。作製した全固
体電池を用い、Li2Ni0.5Mn1.5O4を「放電状態」、Li0Ni0.5Mn1.5O4を「
充電状態」として充放電動作を行った。この結果、50回の安定した
動作を確認した。

この電池は4.7Vと2.8Vで動作し、LiNi0.5Mn1.5O4を用いた従来電池に
比べ容量は２倍になった。電極／電解質界面は不純物を含まないた
め界面抵抗が小さく、高い出力が得られる。確認のため電極／電解
質界面に不純物を混入させた電池で実験すると、充放電動作は全く
観測されなかったという。

電池容量が増大するメカニズムも調べた。LiNi0.5Mn1.5O4薄膜の上に、
固体電解質Li3PO4を堆積させると、リチウムイオンが自発的にLi3PO4
からLiNi0.5Mn1.5O4に移動することが分かった。この電池は4.7Vと2.8
Vで動作し、LiNi0.5Mn1.5O4を用いた従来電池に比べ容量は２倍に
なった。電極／電解質界面は不純物を含まないため界面抵抗が小さ
く、高い出力が得られる。確認のため電極／電解質界面に不純物を
混入させた電池で実験すると、充放電動作は全く観測されなかった
という。電池容量が増大するメカニズムも調べた。LiNi0.5Mn1.5O4
薄膜の上に、固体電解質Li3PO4を堆積させると、リチウムイオンが
自発的にLi3PO4からLiNi0.5Mn1.5O4に移動することが分かった。

LiNi0.5Mn1.5O4全固体電池における界面形成過程と充放電動作の概略図
via 東京工業大学他

放射光X線回折測定を行い結晶構造についても調べた。この結果、Li
Ni0.5Mn1.5O4薄膜の界面近傍で、Li2Ni0.5Mn1.5O4が不均一に存在するこ
とが分かった。そして、固体電解質の上にリチウム電極を堆積させ
て電池を作製すると、リチウムイオンの自発的移動は一段と促進さ
れ、LiNi0.5Mn1.5O4薄膜が、Li2Ni0.5Mn1.5O4薄膜へと完全に変化するこ
とが分かったという。不純物を含まない界面を形成したことで、リ
チウムイオンがスムーズに固体電解質側からLiNi0.5Mn1.5O4側に移動
したものとみる。

【要点】
•不純物を含まない清浄な界面を作製すると、全固体電池の電池容量
が倍増することを発見
•放射光X線回折測定により、界面近傍のリチウム分布や結晶状態を
明らかにした
•LiNi0.5Mn1.5O4全固体電池における電池容量の倍増が実現したこと
により、清浄な電極／電解質界面の新たな役割が浮き彫りとなった。
これまで清浄界面で実現で、低界面抵抗や高速充放電に加え、電池
容量の倍増は全固体電池の応用範囲の拡大につながるため、電極清
浄界面製造事業が急がれる。

【関連特許技術】
・特開2020-119773　電極積層体　トヨタ自動車株式会社
・特開2005-353309　リチウム電池素子　国立大学法人東京工業大学
【概要】リチウムの吸蔵が可能な金属としては、インジウム、アル
ミニウム、スズ、ゲルマニウム、ケイ素などが挙げられる。これら
は電解質と接する主面の反対側の主面に予めリチウムが貼り合わさ
れていてもよい。またリチウムを含有する合金としては、インジウ
ム、アルミニウム、スズ、ゲルマニウム、ケイ素の合金が挙げられ
る。これらの材料は、表面がその材料の電位よりも高い電位を有す
る材料で表面修飾されていてもよい。また一般にこれらの材料の極
表面層に不純物層が存在する場合もあり、表面を研磨などしてから
用いるのが望ましい。一方でスズやケイ素の酸化物も適用可能であ
る。

図１　共鳴励起時のZnO（10-10）表面の時間分解光電子分光法
ポンプレーザーパルスhνpump=3.43eVオフまたは負のポンププロー
ブ遅延Δtでhνprobe= 6.3eVで記録された角度積分光電子（PE）ス
ペクトル。挿入図：信号の繰り返し率依存性。破線は目のガイドで
す。 b負のポンププローブ遅延での角度分解PEスペクトルは、分散
のない特徴を示している。　黒い点：強度分布の最大ピーク。cZnO
表面の深い欠陥の光励起による議論された表面金属生成のエネルギ
ー準位図と図。負の遅延：長寿命の欠陥励起子による光ドープ半導
体。小さな正の遅延：金属バンドの形成。dポンププローブ遅延Δt
とエネルギーの関数としての偽色のPE強度の時間的変化。ポンプレ
ーザーフルエンス：27μJ/ cm2。ポンプパルスは、EF以下の電子密
度の急激な増加を引き起こ。紫色のボックス（XC）は、図2aに示す
評価のエネルギー積分ウィンドウを示す。eフェルミ-ディラック分
布フィット（実線）を使用した、さまざまな正の遅延（50〜800 fs）
に対する正規化された角度積分PE強度。挿入図：電子温度対Δt。
エラーバーは標準偏差を表す。f角度分解PE強度の平均は4〜8psで、
分散自由電子のようなバンドを示す。
------------------------------------------------------------
❏　表面金属の超高速生成と崩壊
化学ドーピングまたは電場によって誘発される半導体表面でのバン
ドベンディングは、高い電子移動度、磁性、または超伝導など、バ
ルクには見られない特性を備えた金属表面を作成する可能性がある。
超高速タイムスケールでのそのような金属表面の光生成は、高速電
子機器にとって魅力的であろう。ここでは光励起によるZnO（10-10
）表面での金属の超高速生成を示す。無機半導体の大部分で発生す
るこれまで知られている超高速の光誘起半導体から金属への転移と
比較して、ZnO 表面のメタライゼーションは３〜４桁低い光子束に
よって開始される。時間分解および角度分解光電子分光法を使用し
て、相転移がドナー型深部表面欠陥の光枯渇による光誘起下向き表
面バンド曲げによって引き起こされることを示す。発見されたメカ
ニズムは、半導体表面の化学ドーピングに類似しており、超高速タ
イムスケールで表面に閉じ込められた金属量を制御するための一般
的なルートを示す。

浅いドナーのドーピング密度が半導体の臨界値を超えて増加すると、
元々不純物サイトの水素ポテンシャルに局在していた過剰な電子が
非局在化し、金属バンドを形成します。注目すべきことに、このモ
ットまたはモット－アンダーソン遷移は低ドーピング密度で、たと
えばリンドープシリコンの104原子あたりの部分ですでに発生して
いる。半導体から金属への遷移（SMT）も、半導体表面で2次元で発
生し、２次元電子ガス（2DEG）の形成につながる。酸化物表面の場
合、2DEGの形成は、酸素空孔や水素などの吸着物などの浅いドナー
欠陥による表面ドーピングによって引き起こされることがよくある。
正に帯電した不純物サイトは表面電位を変更し伝導帯と価電子帯（
それぞれCBとVB）の下向きの表面バンド曲げ（BB）を引き起こす。
低ドーピング密度では、BBは表面の孤立した電子ポケットの周りに
集中する。電子の非局在化は、臨界電子密度を超えるとのみ発生す
る。2DEGは、金属量を超えて、磁性や超伝導などの現象をホストで
き、過去数年間でかなりの関心を集めている。

化学ドーピングに加えて、半導体の金属のような特性も光励起によ
って生成することができる。低光励起密度では、半導体の光学的お
よび電子的応答は、相互作用しない自由キャリアと励起子によって
支配される。対照的に、強い光励起は、３つの異なるメカニズムに
より金属のような動作を引き起こす可能性がある。

（1）臨界励起フルエンスで、自由励起子間のモット遷移が発生し、
CBとVBに擬フェルミ準位を持つ電子正孔プラズマが形成される。こ
のSMTは、前述のMott-Anderson遷移12と密接に関連している。この
場合、材料は金属のような光学特性と導電性を示す可能性がある。
ただし、平衡バンド構造を変更しないと、平衡フェルミ準位EFの周
囲に状態密度がなく、真のSMTは発生しない。
（2）実際のSMTは、たとえば、クーロン相互作用のスクリーニング
を変更する強力なキャリア-格子またはキャリア-キャリア相互作用
による、電子バンド構造への光誘起変化によって実現できる。しか
し、無機半導体の場合、二酸化バナジウムの有名な室温PIPTのよう
に、このような光誘起相転移（PIPT）を駆動するには、強力なレー
ザー励起（mJ /cm2）が必要。さらに、エネルギーの取り込みが高い
ため、SMTは通常熱的に安定し、平衡相の回復はナノ秒の持続時間の
熱放散プロセスによって制限される。
（3）化学ドーピングと同様に、バンド構造はフォトドーピングに
より光学的に操作することもできる。１つの経路は、深いドナーの
光励起である。これにより、水素ポテンシャルに結合した電子正孔
対が生成され、正孔は不純物サイトに局在する。図1cの図の左側を
参照。遊離励起子とは対照的に、これらの欠陥励起子は空間に固定
されており、上記の浅いドナーに直接類似。化学ドーパントに関し
ては、表面でのフォトホールの幾何学的閉じ込めが表面電位を変更
し、それにより局所的な下向きのBBを引き起こす。このような状態
の臨界密度では、金属バンドが形成され（図1c）、表面のメタライ
ゼーションにつながる。

欠陥励起子による光誘起メタライゼーションは、これまでのところ、
半導体の大部分で非常に長いタイムスケールでのみ観察され、光ド
ーピングが準安定である可能性があるという効果を利用。これによ
り、さまざまな半導体で観察されるように、持続的な光伝導性がも
たらされる。それらの中には、ワイドバンドギャップ（3.4 eV）、
本質的にnドープ（CBより約0.2 eV下のEF）半導体ZnOがあり、基本
的なバンドギャップエネルギーより下の広いフォトルミネッセンス
信号につながるさまざまなネイティブの深いドナー欠陥がある。ZnO
の場合、伝導特性の光誘起超高速制御は特に魅力的です。これは、
ナノ構造化の容易さとこの材料の可視光に対する透明性の恩恵を受
けるアプリケーションによる。半導体表面では、欠陥の光励起は電
界効果トランジスタのゲート端子の効果を模倣。このようなフォト
トランジスタは、情報技術やテラヘルツ領域の発光体などのオプト
エレクトロニクスデバイスの超高速電流の制御に使用できる。ここ
では、サブns崩壊を伴う非常に低い励起フルエンスを使用し、少な
くとも256 Kまで実現可能な、ZnOの表面に閉じ込められた超高速光
誘起SMTを明らかにする。この劇的な効果は、表面の光ドーピングに
より可能となる。ギャップ内（欠陥）状態は、一時的な局所的な下
向きBBを誘発し、CBに電子を生成します。わずか13.6μJ/cm2 のし
きい値フルエンスを超えると、光励起された電子は非平衡状態で非
局在化し、金属のすべての定義フットプリントを示しす。部分的に
満たされた分散バンドと電子分布に起因する平衡フェルミエネルギ
ーEF周辺の状態密度200fs 以内の格子で熱化するフェルミディラッ
ク統計に従う。光ドープ電子密度、表面電子のほぼ自由な電子質量
およびVBのエネルギーシフトを監視することで、時間領域でPIPTを
追跡する。表面金属の生成と崩壊は、それぞれ電子スクリーニング
と電子正孔再結合のタイムスケールで発生する。表面金属のキャリ
ア密度は、フォトドーピングによる表面の正帯電時に発生するVBの
下方シフトと同じ蓄積および減衰ダイナミクスを示す。さらに、有
効質量は、浅いドナードーパント間のモットSMTで予想されるよう
に、臨界形のレーザーフルエンスの関数として変化する。驚くべき
ことに、超高速SMTは表面BBを超えたバンド構造への光誘起変化を
必要としない。十分な数の深いドナーレベルは、多くの半導体の表
面で同様の効果を可能にするはず。
【結果】
光定常n型ドーピング時間および角度分解光電子分光法（trARPES）
を使用してPIPTを監視します。最初のフェムト秒レーザーパルス（
ポンプ）がサンプルを励起し、2番目のレーザーパルス（プローブ）
が非平衡電子集団を光放出するポンププローブ方式により、超高速
ダイナミクスの測定が可能になる。これを、超高真空で洗浄された
（10–10）配向のZnOサンプルに適用。超高速メタライゼーションの
ダイナミクスについて説明する前に、半導体の初期状態を確認する
ことが重要。したがい、最初にポンプレーザーパルスを適用せずに
サンプルを調査。参考文献で報告されているものと同様の、VBから
の光電子スペクトル。EFに関して-3.2eVでのVBの最大値を特定。こ
れは、ZnOで一般的なように、平衡フェルミエネルギーがCBより0.2
eV低いnドープサンプルを示す。EFの周りのエネルギー領域に対処す
るために、hν= 6.3 eVのプローブレーザーパルスを使用するす（図
1cのエネルギー準位図）。EFの周りの電子構造が伝導特性を定義す
るため、このエネルギー領域は興味深いものである。ドープされて
いない半導体の場合、禁止ギャップ内の状態は予想されないが、モ
ット密度未満の浅いドナーをドープすると、EFのすぐ下に局在化さ
れた分散のない状態が誘導される。図1aは、そのような状態がフェ
ルミ準位に存在し、EFの下の-0.1 eVを中心とし、数百meVの幅を示
す。図1bの角度分解スペクトルは、この特徴も分散がないことを示
しており、孤立した浅いドナードーパントを示しています。化学ド
ーピングを超えて、浅いドーパントは、その寿命が十分に長いため、
当社のレーザーシステム（200kHz≙ 5μs）によって提供される２つ
の後続のレーザーパルスによって励起およびプローブされる場合、
導入部で概説したように深い欠陥の光励起から生じる可能性がある。
ZnOの欠陥励起子の発光はμsレジームにまで及ぶことが知られてい
るため、長寿命の欠陥励起子のこのような光定常状態の形成が実際
に予想される。レーザーシステムの繰り返し率を通常200kHzから５
5kHzに調整することにより、この仮説をテストする。

これにより、後続の２つのレーザーパルスの間隔が5から 200μsに
変化する。図1aの挿入図に示されているように、光電子強度はほぼ
50％低下し、光定常状態が浅いドナー信号の原点にあることを示して
いる。この光定常状態の個体群の詳細な特性は、本書の範囲外であ
り、他の場所で説明されている。EFより下の-0.1eVでの分散のない
特徴は、浅いドナーのように作用する光定常欠陥励起子に起因する
と結論付ける。

以下では、欠陥励起子の光誘起増強、したがって浅いドナー密度が、
光励起後のフェムトからピコ秒のタイムスケールでのみZnO表面のメ
タライゼーションにつながる可能性があることを示す。

❏　特開2019-62634 磁界を低減した地中送電線住友電気工業株式会社
【概要】
架空された送電線が発生する電磁波を低減するために、三相交流電
力を伝送する３本の送電線を断面視で三角形の頂点に位置するよう
に配置することで、３本の送電線を断面視で地面に平行に直線状に
並べて架空する場合に比べて磁界（磁束密度）を約２０％～約３０
％低減できることが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
また、三相交流電力を伝送する３本の電力線を２組（合計６本）架
空し、同相の２本ずつが同じ高さに位置するように、高さ方向に３
つのレベルに配置し、最も下の２本のさらに下に、接地された２本
の補償ループを架空することで、補償ループを架空しない場合に比
べて、磁界（磁束密度）を約２０％～約３０％低減できることが報
告されている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】磁界低減技術とコスト評価（資料４）原子力安
全・保安院平成１９年９月２８日

ところで、従来の磁界低減技術では、磁界の低減が必ずしも十分で
はないのと、地中送電ケーブルの場合、埋設スペースの制約から、
磁界を低減することによる発熱が問題になった。そこで、磁界を
十分に低減し、送電容量を低下させない地中送電線を提供すること
を目的とする。図１のごとく、地中送電線は、断面視で三角形の頂
点に位置するように地中に埋設され、各両端が基準電位点に接続さ
れ、閉ループを構築する３本の補償電線と、断面視で前記３本の補
償電線が配置される三角形の内部に位置するように地中に埋設され、
三相交流電力を伝送する３本の送電ケーブルとを含む構成にするこ
とで磁界を十分に低減した地中送電線を提供を可能とする。
【図１】実施の形態の地中送電線１００を示す断面図
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中において断面視で三角形の頂点に位置するように敷設され、各
両端が３条一括で接続され閉ループを構築する３本の補償電線と、
地中において断面視で前記３本の補償電線が配置される三角形の内
部に敷設され、三相交流電力を伝送する３本の送電ケーブルとを含
む、磁界を低減した地中送電線。
【請求項２】
前記３本の補償電線のうちの２本は、前記３本の送電ケーブルより
も深い位置に敷設され、残り１本は前記３本の送電ケーブルよりも
浅い位置に敷設される、請求項１記載の地中送電線。
【請求項３】
前記３本の補償電線のうちの残りの１本は、前記３本の送電ケーブ
ルのうち最も近接して配置される送電ケーブルから断面視で５００
ｍｍ以上上方に離れた位置に敷設される請求項２記載の地中送電線。
【請求項４】
前記３本の補償電線が構築する閉ループの抵抗値は、前記３本の送
電ケーブルの抵抗値の３倍以上であり９倍以下である、請求項１乃
至３のいずれか一項記載の地中送電線。

【図２】地中送電線（Ａ）～（Ｆ）の断面構成を示す図

【図３】地中送電線（Ａ）～（Ｆ）の断面構成を示す図

【図４】磁束密度の計算結果を示す図

【図５】図４に示す磁束密度の値を示す表

【図６】地中送電線（Ａ）～（Ｆ）の磁束密度の値を百分率で示す図

【図７】地中送電線（Ｃ）～（Ｅ）における補償電線の電流値と、
補償電線の閉ループが送電ケーブルに与える温度上昇とのシミュレ
ーション結果を示す図
✔　高圧三相交流送電を鉄塔法から埋設法切り換える場合のリスク
軽減技術を超伝導・直流方式と併行させながら考えてみた。

米の寒波・大雪、東海岸へ死者30人超
２月19日、AFPによると、米国の南部と中部に記録的な寒波をもた
らした冬の嵐は18日、東部沿岸地域へと移動し、大雪や路面凍結な
どにより新型コロナウイルスワクチンの配送にも影響が出たと報じ
た。米国立気象局（NWS）は、バージニア州から北東部にかけての
広い範囲が「大型」の冬の嵐に見舞われ、移動が「危険」な状態に
なると警告。ニューヨーク市では18日午前、降雪が続き、フライト
数百便が欠航。新型コロナウイルスワクチンの配送にも混乱が生じ、
接種会場2か所の開設に遅延が生じた。同市の積雪量は最大で13セ
ンチに達すると予想されている。映像前半はテキサス州の積雪と、
同州のスーパーやファストフード店に食料などを買い求めに来た人
々の長蛇の列。17、18日撮影。後半はニューヨーク市内で18日撮影。
via AFP

⛨ 新型コロナワクチンはなぜ「筋肉注射」? 痛みは違う?
新型コロナウイルスワクチンの臨床試験を実施したのが「筋肉注射
」だったため。深く刺すため、「皮下注射」の方が痛い。注射で痛
いのは、皮膚を通る時だが、垂直（筋肉注射）だと短距離、斜め（
皮下注射）だと長くなり、その分、痛くなる。ただ、痛みの差は誤
差の範囲。ワクチンは異物なので、体が反応する、この反応が新型
コロナウイルスワクチンは、まあまあ強く出る。インフルエンザワ
クチンよりも、反応が強く出やすい。接種から１日たつと、接種し
たところが腫れて、熱を帯び、痛くなり、「筋肉注射」は、太もも
に注射することも多が、新型コロナウイルスワクチンのように、肩
に近い上腕部に注射することに慣れていない、医師や看護師が慣れ
ないことが影響するかもしれない。噂やデマが飛び交ってしまうの
は困るため、ワクチンに関して不都合なこと、気になることも包み
隠さず伝えるこれも大事だという。via NNプライムオンライン

米疾病対策センター（CDC）は18日、新型コロナウイルス流行が始
まった2020年上半期、米国の平均寿命が１年縮んだことを明らかに
した。アウトブレイク、エピデミック、パンデミックの比較 CDCが
発表した統計によると、同期の平均寿命は77.8歳で、2019年の78.8
歳からちょうど1年縮み、2006年以降で最短となった。最も大きな
影響を受けたのがマイノリティー（少数派）で、非ヒスパニック系
黒人の寿命は3年、ヒスパニック系の寿命は約2年それぞれ縮んだ。
米国では現在も新型ウイルスの犠牲者が増え続けており、CDCは今
回発表した統計は暫定的なもので、新型コロナウイルス流行の影響
や、薬物過剰摂取による死者の増加などの全体像は反映していない
と説明する。

」

ちょっと、心配です。ベッド横にはいままでおいていた厚底のウォ
ーキングシューズはなく。スリッパ！これは買い換えなきゃと考え
ることに。さらに、「今夜のアラカルト」で掲載している「LEDラ
イト付き2in1モバイルバッテリ」も購入しておこう。怖いね。

原発避難訴訟、国の責任認める　高裁で２件目
東京電力福島第一原発事故で千葉県内に避難した住民らが国と東電
に損害賠償を求めた訴訟の控訴審判決が19日、東京高裁（白井幸夫
裁判長）であった。一審・千葉地裁は国の責任を否定して東電にだ
け賠償を命じたが、高裁は国と東電の両方に同等の責任を認めた。
原発事故をめぐって避難者が国と東電を訴えた集団訴訟は全国で約
30件あり、控訴審判決は今回が３件目。国の責任を認めた判決は昨
年9月の仙台高裁に続いて２件目で、国の責任を否定したのは今年１
月の東京高裁の１件となった。今後、最高裁が統一判断を示すとみ
られる。今回の訴訟の一審・千葉地裁判決は2017年9月に言い渡さ
れた。一審では18世帯45人が国と東電に計約28億円を求め、千葉地
裁は42人に計約3億8千万円を支払うよう、東電に命じた。
via NHK

風蕭々と碧い時代：