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のこと）の兜
（かぶと）を合体させて生まれたキャラクタ
【今日の水生植物：スイレン‘アーカンシェル' 】
‘アーカンシェル’ Nymphaea ‘Arc-En-Ciel’ 葉に白やピンク色のさまざま
な斑が入る。花弁は細く、花色は淡桃色。開花2日目には花色がより薄くな
る。葉に白やピンク色のさまざまな斑が入る。花弁は細く、花色は淡桃色。
開花２日目には花色がより薄くなる。
メガネ型って使いやすい。
重量88gでフルHDのARデバイス｢XREAL Light｣
2023.09.12
消しゴムやキーホルダーなど身近な物を模倣した小型カメラがインターネ
ット上に出回っている。「防犯用」などとうたうが、誰でも簡単に安価で
購入できることから、盗撮行為に悪用されているのが実情だ。専門家は「
登録した人しか購入できないなど規制が必要」と指摘する。 via 読売新
聞 2021.7.11
✔ディープラーニング（➲生成ＡＩ）、新興センサ、量子・近接場（超小型
）デバイスなどの「デジタル革命の基本則」を提出しながら第４次産業（➲
画像形成・処理）を予言してきたわたし（たち）。その技術をつかったアン
ダーグラウンドの魑魅魍魎がうごめき顔を出すだろうが、ここでポジティブ
シンキングで行ってみよう。
図１．Sr2.5Bi0.5NiO5における熱的相変化の概略図。上図は、異なるSr/Bi配列
を有するSr2.5Bi0.5NiO5の結晶構造。下図は、本研究で同定したダブルペロブ
スカイト構造の新物質Sr2BiNiO4.5の結晶構造
酸化物初の熱的相変化を活用した電気抵抗スイッチング
多値記憶可能な相変化メモリデバイスの実現か
9月6日、結晶とアモルファスの熱的相変化を活用した電気抵抗スイッチン
グは、GeSbTe合金などのカルコゲナイドで実証され、不揮発性相変化メモ
リへの応用が期待されている一方、酸化物では、金属絶縁体転移や超巨大
磁気抵抗効果などの電気抵抗変調に関する膨大な研究があるにもかかわら
ず、意外にも、熱的相変化を活用した電気抵抗スイッチングは実現してい
ない 東北大学の河底秀幸助教、松本倖汰博士、福村知昭教授は、筑波大
学の西堀英治教授と共同で、層状ニッケル酸化物Sr2.5Bi0.5NiO5を用いて酸化
物では初となる熱的相変化を活用した電気抵抗スイッチングに成功。
【要点】
１．相変化メモリは、電源を切っても記憶した情報が消えない不揮発性メ
モリの一種で、その動作原理である「熱的相変化を活用した電気抵抗ス
イッチング」はこれまでカルコゲナイド物質でのみ報告。
２．今回、層状ニッケル酸化物Sr5Bi0.5NiO5を用いて、3つの結晶相につい
て特異な熱的相変化を見出し、酸化物で初となる熱的相変化を活用した
電気抵抗スイッチングに成功。
３．層状ニッケル酸化物Sr5Bi0.5NiO5を用いて、3つの結晶相について特異
な熱的相変化を見出し、酸化物で初となる熱的相変化を活用した電気抵
抗スイッチングに成功。
生体深部を非侵襲的に観察できる多色発光イメージング用マウス
マウスの多種多様な細胞・臓器をリアルタイムで可視化
2023.9.8 理化学研究所
【関係技術情報】
Toshiaki Nakashiba, Katsunori Ogoh, Satoshi Iwano, Takashi Sugiyama, Saori Mi－
zuno-Iijima, Kenichi Nakashima, Seiya Mizuno, Fumihiro Sugiyama, Atsushi Yos－
hiki, Atsushi Miyawaki, Kuniya Abe,
"Development of two mouse strains conditionally expressing bright luciferases wit－
h distinct emission spectra as new tools for in vivo imaging.", Lab Animal,
10.1038/s41684-023-01238-6
ソニー系が環境発電IC、テレビアンテナ技術を応用
2023.9.11 日経クロステック（xTECH）
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社（以下、SSS）は、電磁波ノイズエネ
ルギーを利用したエナジーハーベスティング（環境発電）用のモジュールを開発。
本開発品は、SSSがチューナー開発で培ってきた技術を応用することで、電磁波
ノイズから電力を高効率に生成することができる。例えば、工場内のロボット、オ
フィス内のモニターや照明、店舗や家庭のモニターやテレビ、冷蔵庫などから常
時発生する電磁波ノイズを利用し、低消費電力型のIoTセンサーや通信機器など
の稼働に必要な電力の安定的な生成と供給を可能にする。IoT機器の普及・高度
化とともに、増加するIoT機器への電力供給の問題が注目される中、本技術は高
い効果に加え、幅広い応用が期待できるエナジーハーベスティング技術として、
電力循環モデルの構築と、持続的なIoT社会の発展に貢献。 
次世代ディスプレーのトップランナーは シャープの復活は
via 日経クロステック（xTECH） 2023.8.2
図１． 大気中フォトリソグラフィーで12.3型nanoLEDを試作
（a）12.3型アクティブマトリクスnanoLEDディスプレー
12.3型nanoLEDディスプレー（a）。寸法は枠も含めると305mm×125mmと大きい。量
子ドット（QD）を有機ELの発光層材料の代わりに用いている。精細度は167ppi（
pixel per inch）で、2022年のSIDで発表した176ppiに満たないが、発光素子を塗
布プロセスと大気中でのフォトリソグラフィーのパターニングで製造したのが特徴
（b）（出所：シャープ） 
【再エネ革命渦論 165: アフターコロナ時代 166】
● 技術的特異点でエンドレス・サーフィング－
特異点真っ直中 ㊺
出所：光触媒が活躍する未来社会像 東京理科大学光触媒研究センタ
研究開発の俯瞰報告書 環境・エネルギー分野（2023年）
1.研究対象分野の全体像
2. 研究開発領域
2.2 産業・運輸部門のゼロエミ化・炭素循環利用
2.2.3 産業熱CO2 利用
（1）研究開発領域の定義
二酸化炭素（CO2）を回収し有効利用する方法はCCU（Carbon dioxide Capture
and Utilization） と呼ばれる。排ガスや大気から回収したCO2をグリーン水
素（H2）または再生可能電力を用いてメタン、液体系燃料、化学品を製造
する技術が中心。産油国ではCCUは石油増進回収（Enhanced Oil Recovery：
EOR）を意味することも多いが、日本、EUでは幅広いCO2有効利用全般を指
す。 CO2の回収プロセスはCCU、CCS（Carbon Capture and Storage）共通のプ
ロセスであり主に「CO2 回収・貯留（CCS）」領域で扱う。CCUにおいて
は、CO2 の還元エネルギーとして主にH2が用いられるが、その製造技術に
ついては「水素・アンモニア」領域で述べる。
（2）キーワード
CCU、CO2還元、グリーンH2、逆シフト反応、メタネーション、Fischer–Tr-
opsch 合成（FT 合成）、メタノール合成、CO2の電気化学的還元（CO2RR
）、CO2の光触媒還元（人工光合成）、酵素的変換、燃料合成、化成品合成
（3）研究開発領域の概要
【意義】
CCUは温室効果ガスであるCO2の排出削減に貢献する技術である。炭素原子
は有機物を構成する不可欠の元素であり、CO2を炭素源として利用すること
で炭素の循環を図りつつ、地下資源に頼ること無く燃料や化学品として必
要な炭化水素を確保することが可能となる。CCUは、CO2 回収とCO2変換（
還元）の2つの技術要素からなる。還元のエネルギーは再エネ（風力・太陽
光発電）あるいはそこから作られるグリーンH2を用いる。このため再エネ
電力価格の低い地域やCO2排出源（火力発電所、各種プラント）において
CCUのパイロットプラントの建設が進められている。CCUにより製造された
メタンや液体系炭化水素燃料をそれぞれ e–gas、e–fuelなどと称して、熱用
途や自動車・航空燃料用途への展開が期待されている。より効率的なCO2変
換を目指して、電解還元、半導体や金属錯体を用いた光触媒（人工光合成）、
それに酵素を組み合わせた系など、再エネを直接の駆動力としたメタン・
メタノール・ギ酸・一酸化炭素（CO）等の燃料・化成品及びその中間体合
成が検討されている。これらの前提として、CO2 回収のコスト、CO2変換に
おける外部H2の有無とその際のプロセスコスト、生成物価格を全体のフィ
ージビリティとして考慮する必要がある。(中略)
人工光合成（光触媒）
人工光合成に代表される太陽光エネルギーを駆動力としたCO2還元において
は、半導体光触媒、金属錯体触媒、生体触媒、それらを融合したハイブリ
ッド光触媒の研究が活発に行われている。(中略)
生体触媒
光増感剤と生体触媒とを融合した研究が近年多く報告されている。特にCO2
のギ酸への還元を触媒するギ酸脱水素酵素は試薬として市販されており、
手に入りやすく、CO2のギ酸への還元触媒として魅力的な生体触媒である。
(中略)
図２ 代表的なCO2を原料とする反応のフローと生成物
（経済産業省資料「カーボンリサイクル技術ロードマップ」（2021年7月改
訂）をもとにCRDS 作成
（4）注目動向
［新展開・技術トピックス］
［固体触媒］
• 米国Rensselaer Polytechnic Instituteは、NaAゼオライト膜（H2O/CO2
選択性550）でメタノール合成時に生じる水を分離・除去することにより
CO2水素化における平衡転化率を上回るCO2転化率（61.4％, 250℃）を達
成した。メタノール時空間収率（STY）0.809 g gcat-1h-1（GHSV 10500
mLgcat-1h-1）は、同様の条件下で報告された中で最も高い値である32）
East China Normal UniversityのHuangらも同様にCuZn触媒をゼオライト
膜（LTA）上に塗布した膜分離反応器を用いて平衡転化率を上回るCO2転
化率、水によるCuZn 触媒劣化の抑制が可能であることを報告している。
• 産業技術総合研究所（以下、産総研）は、複核錯体触媒を開発し、低温
低圧の温和な条件でCO2の水素化により高い選択性でメタノールの合成を
可能とした。今回開発した複核錯体触媒はイリジウム2個を含むイリジウ
ム触媒であり、30⁰C でもCO2の水素化反応が進行する34）。
• Siemens Energy社とPorsche社は、風力発電を用いたe–fuel 生産プラン
ト「Haru Oni」をチリに建設する。Johnson Matthey 社のメタノールプ
ロセスを用いて、DACと風力発電からの電解水素からのメタノール合成が
行われ、メタノールはExxonMobil社のMTGプロセスでe–fuelに変換される。
e–fuelの生産量は、2022 年に約130kL/y、2026 年までに55万kL/yを計画
している。（中略）
［電気化学反応］
• 株式会社東芝はCO2を気体のまま直接利用可能な固体高分子形CO2電解を
継続して開発している。拡散律速の回避が容易で、溶液抵抗の最小化が
可能な反応器設計に加えて、カソード触媒の改良による電解特性の向上
により、CO2のCOへの変換速度（電流密度）は世界最高レベルの1.2 A/cm2、
ファラデー効率は90％を記録している。さらに電解セルを独自の技術で
積層することで単位設置面積あたりの処理量を高め、郵便封筒（長3）サ
イズの設置面積で年間最大1.0 t–CO2の処理量を達成した。これは、常温
環境下で稼働するCO2電解スタックにおいて世界最高の処理速度となる44
）。株式会社東芝はこのCO製造技術をもとに排ガスなどからのCO2をSAF
にリサイクルするビジネスモデル検討を出光興産株式会社、全日本空輸
株式会社などの企業と開始している45）。（中略）
［人工光合成］
• 株式会社豊田中央研究所は、太陽電池を組み込んだ世界最大級の1メート
ル角人工光合成セルを用いる事で世界最高の太陽光変換効率10.5％で太
陽光と水を用いたCO2還元によるギ酸合成を達成した。機能分担し、光エ
ネルギーの変換はシリコン系の太陽電池で行い、タンデムに接続した金
属錯体触媒を固定化した電極により酸化還元反応を行う。
• 東京工業大学は、従来利用の難しかった長波長の光に対し寿命の長い三
重項励起状態に直接変換できるレドックス光増感剤を開発した。光増感
剤は、近赤外光を含みほぼ可視光全域をカバーし電子移動反応を起こさ
せるための時間を稼ぐとともに、他の錯体触媒と組み合わせてCO2をギ酸
に還元する触媒能を併せ持つ。まだ生成物の収量は低いものの光の高効
率利用に向けた指針になり得るとしている。
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【参考技術情報】
独立行政法人 経済産業研究所（RIETI）
藤嶋 昭 『光触媒を基軸としたカーボンリサイクルの実現』(地球上へ太
陽を!!核融合研究) 2019.4.11
https://www.rieti.go.jp/jp/events/bbl/19041101.html
経産省未来開拓研究 グリーン・サスティナブルケミカルプロセス基盤技術
開発（⾰新的触媒）
図１．人工光合成の効率記録
図２．起業による人工光合成への取り組み
1cm2 のTiO2上にある1molの水(18g)を分解して、水素を発生するのに必要
な光子数は6×10u23個以上1cm2のTiO2上にある大腸菌106個と比べて、実際
の太陽光は非常に強い。蛍光灯でも、大腸菌の数よりも多い。 太陽光は
1015 photons / m2エネルギー効率を考えると、水素発生に用いるよりも、
細菌などの分解に用いる方が現実的である。
安部総理大臣は「世界経済フォーラム(ダボス会議)」基調講演で 「例え
ば人工光合成です。これにとってカギを握るのが光触媒の発見でしたが，
手掛けたのは日本の科学者で，藤嶋昭という人です。」（YOMIUR I ONLN
E 2019年1⽉23⽇19時分）と紹介。
発想法転換から環境光触媒が発展
H2O, CO2→ N2（人工光合成）➲ H2 ＋ CO2 → CH4 （メタネーション）
図３ 提言
図４ 次世代型人工光合成モデル
Potential / V vs Ag/AgCl
CO2の直接電解による選択的な還元が可能
図４．ダイヤモンド電極の廣い還元領域を利用
図５．ダイヤモンド電極
図６．
各国における人工光合成の研究開発動向
触媒とTiO2保護層で修飾されたGaAs/InGaP
タンデム接合型光アノードとイオン交換膜で 隔たれたNiMo系カソードを⽤
いて1M⽔酸化カリウム⽔溶液中で光電気化学的⽔分解反応を⾏い、10%の
太陽光-⽔素変換効率と数⼗時間にわたる連続運転を実施 ⽔素と酸素が別
々の場所から⽣成するため、⽔素爆鳴気が発⽣しないため、爆発に対する
安全性が⾼いが、デバイスが煩雑であることから拡張性やコストに難あり
Energy Environ. Sci., 8, 3166-3172 (2015)
⽔分解触媒を半導体上に⼀体化して太陽電池を強化 太陽光による⽔分解
で⽔素と電気の両⽅を⽣成する⼈⼯光合成システム
HPEV (hybrid photoelectrochemical and voltaic)
セルを開発 データ解析によるCO2還元⽤新規光触媒の探索
68,860種類の無機化合物を第⼀原理計算に基づくスクリーニングを実施
Nat. Commun., 10, 443-1121 (2019)
「⼈⼯光合成化学プロセス技術研究組合(ARPChem)」 ⽂科省科学研究費補
助⾦新学術領域研究 「⼈⼯光合成による太陽光エネルギーの物質変換︓実
⽤化に向けての 異分野融合(AnApple)」 科学技術振興機構戦略的創造研究
推進事業さきがけ 「光エネルギーと物質変換領域」 科学技術振興機構戦
略的創造研究推進事業先導的物質変換領域(ACT-C) 低エネルギー、低環境
負荷で持続可能なものづくりのための先導的な 物質変換技術の創出
2021年度末までに太陽光 ⽔素変換効率10%を実現する光触媒システムを開
発する。
太陽エネルギーを利⽤して光触媒によって⽔を分解し、分離して得られた
⽔素と ⼆酸化炭素からプラスチック原料等基幹化学品の製造を⽬指す。
⼈⼯光合成の⽔素製造で世界最⾼レベルのエネルギー変換効率2%を達成
2015年か CIGSをベースとした光触媒で、⾮単結晶光触媒の中では世界最⾼
の⽔素⽣成 エネルギー変換効率12.5%を達成Joule, 2, 509-520 (2018) /
⼤⾯積化・低コスト化を実現する新しい光触媒パネル反応器を開発 ⽔素⽣
成光触媒 5 cm × 5 cm CIGS 2019 ⽇本は世界に先⽴って⼈⼯光合成につ
いてロードマップを策定 ⽔素と⼆酸化炭素から有機化合物を作るのに必要
な「合成触媒」の開発が先⾏ 太陽エネルギーを利⽤して⽔から⽔素を製造
するための「光触媒」、さらに⽔素 を安全に分離するための「分離膜」の
開発を進め、2022年に全体を組み合わせ た総合的な⼈⼯光合成の実証実験
に着⼿
1. 太陽エネルギー変換効率
2. 安定性
3. スケールアップ
4. コスト（安価な材料）
5. 柔軟な反応条件 （酸・アルカリ・犠牲試薬フリー）
CO2の電気化学的還元（電解還元） ⼀体型デバイスによる光電気化学的⽔
分解反応の実施 Ni触媒とTiO2保護層で修飾されたGaAs/InGaPタンデム接
合型光アノードとイオン交換膜で 隔たれたNiMo系カソードを⽤いて1M⽔
酸化カリウム⽔溶液中で光電気化学的⽔分解反応を⾏い、10%の太陽光-⽔
素変換効率と数⼗時間にわたる連続運転を実施 ⽔素と酸素が別々の場所か
ら⽣成するため、⽔素爆鳴気が発⽣しないため、爆発に対する安 全性が⾼
いが、デバイスが煩雑であることから拡張性やコストに難あり 太陽光によ
る⽔分解で⽔素と電気の両⽅を⽣成する⼈⼯光合成システム HPEV (hybrid-
photoelectrochemical and voltaic) セルを開発安価な電池電極による⾼効率⽔
分解システムの開発 R. van de Krol (ヘルムホルツセンターベルリン研究所
)ら M. Grätzel (スイス連邦⼯科⼤学ローザンヌ校)ら DCマグネトロンスパ
ッタTiO2膜によるCO2還元 Appl. Catal.B: Environmental, 224, 912-918 (2018)
明条件下で⽣成した電⼦を放出することで、暗条件下での⽔分解を実現
Angew. Chem. Int. Ed., 56, 510-614 (2017) 窒化タンタルTa3N5光触媒を⽤いて、
太陽光によって⽔を⾼効率に分解できる ⾚⾊透明な酸素⽣成光電極の開発
に成功 Angew. Chem. Int. Ed., 58, 2300-2304 (2019) 超⾼耐久性ゼオライト
触媒を開発 NEDO プレスリリース（2017年3月16日）⼈⼯光合成技術による
⼆酸化炭素とアンモニアからの合成ガスの創⽣ Z. Huang, et al., Chem.Sci., 8,
5797-5801 (2017) ⼈⼯光合成の光触媒反応を促進する銀ナノ粒⼦の機能を解
明 M. Yamamoto et al., J. Mater. Chem. A, 3, 16810-16816 (2015) 世界最⾼の反
応量⼦収率を⽰すCO2還元光触媒系の合成に成功 T. Morimoto et al., J. Am.
Chem. Soc., 135, 13266-13269 (2013) 「BaTaO2N光触媒を⽤いて650nm以上の
広域可視光による⽔の完全分解に成功」Angew. Chem. Int. Ed.,5 1, 9865-986-
9 (2012) ⼈⼯光合成の実現に向けた酸素発⽣触媒 M. Okamura et al., Nature,
530, 465-468 (2016)
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［生体触媒］
• 中国科学院（CAS）天津工業生物技術研究所（TIB）の開発した「人工で
んぷん同化経路（artificialstarch anabolic pathway：ASAP) 」は、CO2を通常
の無機触媒を使ってH2 によりメタノールに還元し、次に酵素によって三
炭糖から六炭糖に変換、最終的に高分子でんぷんに変換するハイブリッ
ドシステム。ASAPは、とうもろこしの約8.5 倍の速度ででんぷんを合成
することができるとしている。
以降、割愛。
以上、太陽エネルギー変換を中心に次世代のカーボンリサイクル社会と技術
に関して考察。次回は環境光触媒を中心に「人工光合成及び光触媒・電極」
の最新技術動向を考察する。
この項つづく
風蕭々と碧い時
John Lennon Imagine 
