슬롯사이트 학술연구원 선예연구영역(이분야 기초과학연구소)의 야마가타 계 교수, 신슈대학의 Junie Jhon M. Vequizo 특임조교, 도면일성 특별영예교수 등의 연구그룹은 가시광으로 동작하는 광촉매에 있어서 오랜 수수께끼였던 '정공(전자의 빠진 상태)의 행동'을 해명했습니다.
본 연구에서는, 시간 분해 과도 흡수 분광법※5)을 이용하여 광조사에 의해 생성된 정공의 동태를 상세하게 해석하고, 가시광 응답형 모바일 슬롯 머신에서는, 정공이 밴드단※6) 근방에 머무르는 「얕은 트랩 상태」를 형성하는 것을 밝혔습니다. 이 상태에서는 정공의 과도한 국재와 불활성이 억제되기 때문에 높은 반응성을 장시간 유지할 수 있다고 생각됩니다.
한편, 종래의 자외광 응답형 모바일 슬롯 머신에서는 정공이 격자 변형에 의해 강하게 국재되어 깊은 트랩 상태를 형성하는 것이 성능 저하의 원인이라고 생각되어 왔다.
이번 연구에 의해, 가시광 응답형 모바일 슬롯 머신로 오랫동안 미해명되었던 「트랩 정공이 밴드 단부근방에 날카로운 흡수 피크를 나타낸다」현상은, 음이온의 높은 분극성이나 궤도 혼성에 의해 격자 완화가 억제됨으로써 발생하는 것을 처음으로 밝혔습니다.
또한, 이러한 전자 상태는 결함이 존재하더라도 깊은 트랩을 형성하기 어렵다.
본 연구 성과는 모바일 슬롯 머신의 성능을 지배하는 광 여기 캐리어 거동의 이해를 크게 전진시켜, 고효율이고 장수명인 모바일 슬롯 머신 재료 설계의 새로운 설계 지침이 되는 것입니다.
본 성과는 미국 화학회지 'Journal of the American Chemical Society」에 2026년 3월 26일자(현지 시간)로 온라인 게재되어, 잡지 2026년 4월 22일호의 커버 아트에도 채용되었습니다.

◆연구자로부터 한 사람

2012년에 가시광 응답형 모바일 슬롯 머신의 트랩 정공이 밴드단에 흡수를 주는 것을 발견한 이래, 그 이유를 계속 생각해 왔습니다. 이번에, 지금까지 측정해 온 수많은 재료의 데이터를 비교하는 가운데, 트랩 정공의 흡수가 3개의 패턴으로 분류할 수 있는 것을 발견해, 그 기원을 통일적으로 설명할 수 있었습니다. 게다가, 이 지견으로부터, 가시광 응답형 모바일 슬롯 머신에는, 결함이 있어도 성능이 떨어지기 어려운 「결함 내성」이 본질적으로 갖추어져 있는 것을 알았습니다. 이 발견은 모바일 슬롯 머신 재료의 설계 지침을 크게 발전시킬 수 있다. 하루도 빠른 모바일 슬롯 머신에 의한 수소 제조의 실용화를 기대하고 있습니다.

야마가타 교수

■논문 정보
논문 이름:Shallow Hole Trapping and Intrinsic Defect Tolerance in Visible-Light Photocatalysts
게재 잡지:Journal of the American Chemical Society
저자 : Akira Yamakata, Junie Jhon Vequizo, Kazunari Domen
DOI:
URL:

■연구 기금
본 연구는, 오카야마 대학과 신슈 대학의 제휴에 의한 크로스 어포인트먼트 체제 아래, 문부 과학성 “지역 핵심·특색 있는 연구 대학 강화 촉진 사업(J-PEAKS)”(오카야마 대학:JPJS00420230010, 신슈 대학:JPJS00420232) 또한 일본학술진흥회(JSPS) 과학연구비 조성사업(24H00485, 24K21809, 25H01674) 및 일본판 유리재료공학조성회의 지원을 받고 있습니다.

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오카야마 대학 학술 연구원 첨예 연구 영역
이분야 기초 과학 연구소
교수 야마카타 계(야마카타 아키라)
(전화 번호) 086-251-7832

신슈 대학 아쿠아 리제너레이션 기구
특별 영예 교수 당면 면일성
(전화 번호) 026-269-5225

<보도 관련 문의>
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(전화 번호) 0263-37-2193