化学・生命工学科 物質化学コース 萬関一広 准教授、工学研究科 Shinapol Toranathumkulさん、自然科学技術研究科 和田諭佳さん、竹本大祐さん、安田涼真さん、同修了生 長屋直秀さんの研究成果が、2025年7月29日、英国王立化学会のChemical Communicationsに掲載されました。研究の遂行にあたり、杉浦隆 先生（現・名誉教授）にもご協力いただきました。

論文名：Crystal phase-directed growth of rutile/anatase TiO₂ heterojunctions via in situ　stepwise chemical bath deposition below 80 °C

著者：Kazuhiro Manseki*, Shinapol Toranathumkul, Satoka Wada, Naohide Nagaya,

Daisuke Takemoto, Ryoma Yasuda, and Takashi Sugiura

（*Corresponding Author）

論文公開URL：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/cc/d5cc03571f

酸化チタンは白色顔料や光触媒材料として身近に広く知られています。電気化学の研究分野では、酸化チタンを用いる本多・藤嶋効果（ソーラー水分解）や色素増感太陽電池が有名で、世界各国で新しい世代の再生可能エネルギーに関する研究が活発に進められています。

機能材料を応用するにあたっては、多くの場合、薄膜化が重要な工程となります。当研究室では、太陽電池技術の基盤開拓に向け、酸化チタンの革新的な成膜法を確立しました。異なる結晶種の酸化チタン（TiO₂の組成は同じで、各原子の配列が異なるもの）を組み合わせた複合膜の作製です。太陽電池の電極基板上にこのような酸化チタンジャンクションを構築できれば、応用上重要な電子移動特性を向上させる手段として有効です。注目すべき技術は、ひとつの溶液中、80 ℃以下の低温^*で温度を段階的に変化させ、結晶種選択的に酸化チタン層をつなぐというプロセスです。本研究では、分子サイズのチタン原料の反応性をわずか10 ℃程度の温度差で変化させ、従来困難であった同一液中での「異なる結晶型酸化チタン種の連続積層」を初めて実現しました（イメージ図参照）。太陽電池で用いられる透明ガラス電極基板上において、10ナノメートル（1 cmの百万分の1）より小さいスケールで酸化チタンの結晶形態を制御しています。

チタンは地球上に豊富に存在し、酸化チタンは高い化学的安定性を示します。これらは利点であり、開発した技術を基盤として、低温で製造する折り曲げ可能なペロブスカイト太陽電池、人工光合成（太陽光から有用な化学エネルギーを創出する技術）などへの研究展開が期待されます。現在当研究室では、無機材料の設計・合成と並行して、電気化学を駆使し、高効率太陽電池をはじめとするデバイスの機能向上に取り組んでいます。上記した色素増感太陽電池などの動作原理は、長い進化の過程で最適化された緑色植物の光合成プロセスと密接に関連しています。当研究室では、自然科学の「眼」をさらに養っていき、研究・教育に役立てたいと考えています。

^＊結晶化には100 ℃以上の高温高圧条件での合成や、500 ℃程度での熱処理が一般的に行われています。

●岐阜大学プレスリリース（https://www.gifu-u.ac.jp/news/research/2025/08/entry05-14518.html）

エレクトロニクス業界技術情報メディアEE Times JapanのTop storiesに掲載

「次世代太陽電池応用に期待：同一液中で異なる結晶型酸化チタン種を連続積層」

（記事 https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/articles/2508/08/news036.html）

その他、新聞取材に対応中

●萬関研究室HP（https://www1.gifu-u.ac.jp/~pcl/）

●Chem. Commun.のOutside Back Cover (萬関作)

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/cc/d5cc90281a

水溶液中の温度制御で、異なる結晶種^**の酸化チタンをそれぞれ析出させ連結するイメージ図(^**ルチル型、アナターゼ型など)