韓国KAIST「世界で初めてシングルの原子触媒の開発に成功」

韓国科学技術院(KAIST)は1日、新素材工学科キム・サンウク教授の研究チームは、2010年物理学キム・ヨンヒョン教授の理論研究チームとの共同研究を通じて、世界初のシングルの原子触媒(Single atom catalyst)を開発することに成功したと発表した。

これらの 「最初の研究」の成果を認められ、キム・サンウク教授の研究チームは、最近米国化学会(American Chemical Society)で発刊する新素材分野の中で最も重要な研究動向を紹介する学術誌「アカウントマウント・オブ・マテリアル・リサーチ(Accounts of Material Research)」特別招待レビュー論文を、表紙論文として掲載したと1日明らかにした。 (論文名:Discovery of Single-Atom Catalyst:Customized Heteroelement Dopants on Graphene)

触媒は、少量の添加だけで様々な化学反応の効率を高める素材を意味し、最近その重要性が急速に高まっているエネルギー、環境、バイオ/フィットネスの分野で重要な要素として大きな関心を集めている。代表的な例として、水素燃料電池のエネルギー変換反応や、環境にやさしい水素燃料生成反応など白金や希土類など高価な触媒を交換するための研究が世界新素材の研究の話題になっている。

一般的な触媒はその表面で化学反応を起こすが、理想上単一の原子触媒があれば、同じ量の触媒として最大効率を出すことができ、これを世界に先駆けて実現したのがキム・サンウク、キム・ヨンヒョン教授チームが開発した単一の原子触媒の概念である。キム・サンウク教授の研究チームは、カーボンナノチューブを化学的に成長させる過程で、鉄(Fe)原子が、私たちの血中ヘモグロビンの構造と同様の単原子混成構造を生成することを発見し、一個の原子に基づく新しい燃料電池の触媒を提示したものである。この触媒は、粒子凝集により寿命が短い既存の白金触媒の限界を克服することができる新しい触媒の形として注目を浴びた。

キム教授チームの研究の後、最近では、全世界の多くの研究グループが、単一原子触媒の研究に挑戦しており、新しい高効率触媒を開発するための最も見込みがある分野として脚光を浴びている。

キム・サンウク教授は「今回出版された総説には、グラフェンのようなナノ材料の金属元素をドーピングする方式で開始した単一原子触媒の製造から構造と物性、そして応用まで網羅した最新の研究動向がよく整理されている」とし、「今後、当該分野の研究に深みある洞察を提示することを期待し、今後の高効率単一原子触媒商用化の出発点になるだろう」と、今回の論文の意義を説明した。

今回の研究成果は、科学技術情報通信部・韓国研究財団源泉技術開発事業の支援を受けて行われた。キム・サンウク教授は、国内で唯一の権威ある学術誌の編集委員として活動している。
 
(参考記事:「韓国KAIST、ディープラーニング生成モデルのエラー修正技術開発」)
(参考記事:「[特集]KAISTが既存の通信素子の欠点を克服した「3次元積層型化合物半導体素子」の制作に成功」)
(参考記事:「韓国KAISTの研究チーム、テラバイト(TB)単位のメモリを開発」)

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