第52回 東レ科学振興会科学講演会記録
平成14年9月13日 東京 有楽町朝日ホール

光触媒によるクリーン革命

東京大学大学院工学系研究科教授

藤嶋昭

ただいまご紹介いただきました東京大学の皆さんはこの週刊誌（『DIME』）はあまり藤嶋です。いまから「光触媒によるクリーン

ご存じないかもしれません。私も知りません

革命」ということでお話しさせていただきまでした。小学館が発行している若いサラリー

す。今日お話ししますのは、ポスターにも書マン向けの、月２冊出るバイ・ウイークリー

きましたが、たとえば自動車のサイドミラーのもので、５月２日号ですが、光触媒を一つに私たちの技術が実際に使われていて、昨年のトピックスに選んでいただいております。

のトヨタの新車の60％に使っていただいていそのページを開けてみると、図１のようになます。あるいは光触媒は医学的な応用で、たります。右上の写真は環七道路の一部です。

とえばがんを治すことにも応用が始まってき環七と小田急線の接する近くで、酸化チタンています。
今日お話しする主な内容は、光触媒です。
そのもとは何か。そのもとをたどってみます

を道路上にコーティングしておくと、NOXを自然に分解・除去できるフォトロード工法が始まっています。

と、その一つは強い酸化力があることです。
なんでも分解することができます。がん細胞を殺すこともできる。２つ目として超親水性効果が見つかりました。これはちょうど７年前に私たちが見つけた現象で、曇らない、汚れないという現象です。この２つの作用で、いまいろいろな応用が始まっています。もちろん太陽エネルギー変換にも応用したい。これは非常に難しい問題ですが、光触媒のもとをたどれば、私たちの太陽エネルギー変換から始まっています。途中から環境問題への応用に転換しましたが、今でも太陽エネルギー変換が重要だと思っています。
お話ししますのは酸化チタンをベースにしますが、酸化チタンをなぜ使ったかというと、
実はダイヤモンドに近いものだからです。私自身は最近、酸化チタンを使いながら、もう一つのテーマとしてダイヤモンドを使ったセンサーも研究しています。これは時間があればお話しさせていただきます。

図１ 雑誌「DIME」（2002.５.２号）の光触媒の解説記事

17

左上の写真は蛍光灯です。蛍光灯の外側を
酸化チタンで透明にコーティングすると汚れないし、臭いが取れるということで、たとえば東芝、日立が出しています。

衣を着て、写真を撮っていただいたということです。
この号で出していただいている写真の主なところは何かというと、水の光分解の写真で

光触媒は汚れない性質があります。中央左す。光が上から酸化チタン電極に当たってい側の写真の家は光触媒コーティングがされてます。光が当たると瞬間的にガスが出ます

いて汚れなくなっております。私の自宅です。

（図２）。溶液は水です。図の説明書きに書い３年前にコーティングしてもらって、少なくてあるように、これが35年前に私が驚きとととも今朝までの時点では汚れていません。ももに発見した水の光分解です。

う３年以上経ちました。あとでまたお話し申し上げます。

何を使ったかというと、いちばん最初に私が使ったものは酸化チタンのルチルの単結晶

先ほどお話ししたサイドミラーは、トヨタです。いまから35年前、大学院の学生でマス以外にも世界的に応用していただくようにな

ター１年生のときに偶然にも使うことができってきました。左下の写真はカテーテルです。

たのが、このルチルの単結晶です。

おしっこを自分で出すことのできない方が日

なんのためにルチルの単結晶が作られてい本でも5,000人ぐらいいらっしゃるそうです。

たのでしょうか。この結晶は透明で、硬くて、その方々に使っていただくための汚れない尿屈折率が大きくて、化学的に安定ですから、導管を、いま私たちは開発しています。これダイヤモンドに近いものです。それをうまくがサンプルの一例です。

カットするとダイヤモンドに近い装飾品にな

本屋さんに行くと『プレジデント』という、ります。日本では35年前に二つの会社がこの

やはり月２冊出る雑誌があります。この月曜

ルチル単結晶をつくっていました。私は偶然日に出たのが第４回になりますが、毎回光触にもその１社、中住クリスタルの社長に直接媒が特集です。その『プレジデント』を見てみると、東レさん自身が、光触媒を一生懸命
やっていらっしゃることが特集の第１回に出ています。光が関係して汚れなくなる。繊維も衣服も汚れなくなる。これがいま東レがやっていらっしゃることです。そのページを見てみますと、東レの斉藤さんがいろいろ説明
なさっているのは、光触媒によって繊維が汚れなくなり、臭わなくなるということです。
特に私のようにある年になると、おやじ臭が出てきます。おやじ臭がなくなる繊維。これがうたい文句のものを、東レさん自身も出しておられます。
では光触媒のもとは何か。『プレジデント』の特集の第２号で私が取り上げられていて、私が実験している写真が大きく出ていました。
これは７月の初めごろ撮っていただいた写真
で、私の東大本郷キャンパス内の研究室です。
私自身はもう白衣を着て実験する機会はなくなってしまいましたが、ほとんど使わない白18

図２ 酸化チタンから酸素ガスが発生（「President」2002.８.12号）

談判して、この結晶を使わせていただくこと

ィルも半導体の一種です。それに光が当たるができました。それが私の最初のラッキーなと水が分解して酸素が出てきます。そしてもことでした。

う一方は私たちが吐き出した炭酸ガスを還元

現在82歳になられるその中住社長とは、いして、炭水化物ができて、植物が成長します。

までもコンタクトがあります。本当に偶然で太陽光のもとで、水が分解されて酸素、炭酸

すが、今朝私の研究室に中住社長自身からまガスを還元して炭水化物ができます。

た、このルチル単結晶を送ってもらいました。

炭酸ガスの還元も大事な反応系で、私たち表面は削ってありませんが、これがルチル

自身も研究していますが、もっと単純な反応の単結晶です。この結晶を入手することがでとしては、炭酸ガスを還元する代わりに水素

きて、私が行った実験はこういうものです。

が出てくるわけです。酸素、そして水素。水

いま申し上げた酸化チタンルチル単結晶をダがあるだけで酸化チタンが光合成の葉緑素のイヤモンドカッターで切って、図３に示しま代わりに働いて、水を分解して酸素と水素がすように、水の中に入れてリード線で、もう出るということを見出すことができたのです。

一つの白金電極とつなげて光を当てました。

そして1972年に『ネイチャー』に論文をするとルチル単結晶から酸素が、白金から水投稿しました。『ネイチャー』に日本人が発素が出ることを見つけることができました。

表すると、いまではだいたいは新聞記事にな

私自身がこの実験でいちばんうれしかったります。『ネイチャー』に論文を載せるといことは何かというと、酸素が出たことです。

うのはかなり難しくて大変なことですが、こ

なぜかといいますと、皆様よくご存じの植物のときはスッと載ってしまいました。特に私が行っている光合成反応では、葉っぱの表面

自身は酸素が出ることに感動していたわけでに太陽光が当たると水が分解されて、私たちす。

に必要な酸素が出てきます。光が当たると水1973年の秋に第１次オイルショックが起から酸素が出る。この酸素が出ることに私はこって石油の値段が数倍に上がりました。エ

非常に感動したわけです。

ネルギーがなくなる。石油がなくなったらど

光合成の反応機構と関連して、たとえば葉っぱの表面でいちばん大事なのは何かというと、葉緑素（クロロフィル）です。クロロフ

うするか。エネルギー問題に世界中の関心が集まりました。
ところがその前の年に、私たちの『ネイチャー』の論文が出ておりました。世界中の人が私たちの研究に注目してくれました。私は酸素が出たことに感動していましたが、もう一つ、ついでで書いておいた水素が出るということが、皆さんの注目を集めました。太陽光を使って、こんな簡単な系で水からクリーンエネルギーの水素が取れると注目していただくことになったわけです。
これが図４に示しますようにオイルショッ
クのあった次の年の元旦、つまり1974年１月１日の朝日新聞の一面のトップ記事になりました。これを取材したのは、そのときの科
学部の若手女性記者、大熊由紀子さんですが、彼女が暮れに来て、取材していただいて、こ図３ 酸化チタン電極に光が当ると水が分解するのような特ダネになったということです。大19

太陽で“夢の燃料” 日本科学者発見の原理に脚光
水中の半導体に光あて水素ガスを採取ていただき、私は水素博士と言われました。
だから皆さんに「どのくらい水素が出ますか」「どうですか」と聞かれることになってしまいました。そこで私たちは太陽光を使って水素をつくらざるを得なくなりました。安くて大量に、私たちの方法を使ってクリーンエネ
ルギーの水素をつくることができるかどうかという実験を始めました。
ではどうやってつくるかというと、チタンの金属の板、ゴルフのシャフトによく使う金属のチタンですが、これをバーナーであぶって、表面に酸化被膜を作りました。そうすると酸化チタンができますが、そのようにして安く作った酸化チタンを１m四方の大きな容器に入れて、対極の白金と組み合わせ、太陽
光のもとで、いま私がいる本郷キャンパスの図４ 昭和49年元旦の朝日新聞の記事

工学部５号館の屋上で、この実験を始めました。

熊由紀子さんは今年からでしょうか、大阪大

そして実際に水を分解して水素を取る実験学の教授になっていらっしゃいますが、女性をしたのですが、夏のある一日、朝の６時かとしては朝日新聞初めての論説委員を務めてら夕方の６時までで、図５に示しますようにいらしたという方です。

１日に約７リットルの水素を取ることができ

この記事によって私の恩師の本多先生と私の名前を取って、一般には「本多−藤嶋効果」と呼んでいただいています。このとき私は31歳で、神奈川大学の助教授を務めておりました。
この建物の14階に朝日新聞の談話室があります。かつては鉛版で新聞を作っていました。
いまはもっと新しい方法ですが、鉛の活字を１つ１つ拾って新聞を作っていた、かつての新聞のつくり方の見本に、この記事を使っていただいています。私も先ほど14階に行って見て来ました。もちろん逆のネガになっていますが、この記事のネガの鉛板と対面することができました。もし皆さんもご関心があれば、14階の朝日新聞のクラブにこのページ全部が鉛版になっていますので、見ていただければと思っております。
私は水が分解して酸素が出ることに感動して、その方が大事だと思っていたのですが、世の中の方は水素が出るということに注目し
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図５ 太陽光下での水素発生実験と一日の水素捕集量

ました。小さい泡ですから、ワッと泡が出ていかというと、太陽光で酸化チタンに吸収でくるので非常に感動的です。曇っていても、きるのは１秒間１㎝2当たり1015個です。蛍光

雨の日でも、光がある限り水素は出てくるの灯の光ですが、酸化チタンに感じる部屋の中で感動的ですが、エネルギー変換というのはの蛍光灯の紫の光は1012個です。例えば、大非常に難しくて、ボリュームが取れないとど

腸菌の数が106、100万個あるとすると、酸化

うしようもありません。

チタンが感じる蛍光灯の光の中の、光の粒は７リットルの水素を燃やしてしまうと一瞬

1012個ですから、この場合は100万倍も多いわです。太陽光に対するエネルギー変換効率はけです。そこで私たちの発想として、わずかたったの0.3％です。エネルギー変換というでも、ほんの少量でも困ったもの、たとえばのは非常に厳しい。なぜかというと、酸化チ

大腸菌、タバコの臭い、徐々に来る油汚れの

タン自身は太陽光のうちの３％しか吸収でき三つをターゲットにして、酸化チタンの強いません。七色の虹がありますが、その内側の酸化力を使ってみようということに発想の転

紫の光しか感じない、吸収できないというこ

換をしたわけです。

とが主な理由です。だから透明で使いやすい

つまりエネルギー変換はしばらく置いておのですが、そのものを使うことによっていて、図７に示しますように、酸化チタンの0.3％の変換効率しかできないということに水を分解できる強い酸化力を使って、困ったなりました。

三つのもの、バクテリアを殺せるか、汚れが理論的に、いろいろ考えてみるとこれは当なくなるか、タバコの臭いが取れるかという然です。１molは18ｇですが、18㏄の水を完

三つをターゲットにして、しかも酸化チタン

全に分解して酸素、水素を取るのにどのぐらを透明にいろいろなものの上にコーティング

いの時間、どのぐらいの光の数が要るのか。

して応用してみよう、光はありふれたもので皆さんはアボガドロ数というのを覚えていらっしゃると思います。いちばんの素単位で、１molの分子はアボガドロ数だけあり、その数は６×1023個です。兆のまた兆の光の数が必要で、これが難しい原因ではないかということで、発想の転換をしました。
エネルギー変換はボリュームをたくさん取らなければ意味がない。しかし酸化チタンは水を分解できるような強い酸化力を持っている。その強い酸化力を使うほかの応用を考えよう。周囲をきれいにする方法に使ってみようと考えたわけです。
いちばん簡単な例としては、殺菌ができるかどうかを考えてみます。酸化チタンの表面に大腸菌があるとします。あるいはMRSA菌があるとします。ではいくつあるか。10 6個、つまり100万個ある。100万個の菌というのはすごく多いのですが、放っておくともっと増えてしまいます。10 6を強い酸化力で殺すことができるかどうかです。
図６に示しますように、光の数はどのくら

図６ 水１モルを分解するのは大変だが、100万個の大腸菌を殺すのは簡単

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TOTOのそのときの社長の江副さんと相談して、タイルの上に酸化チタンをコーティン
グして、実際に蛍光灯の光のもとで殺菌ができるかどうかという実験をしたわけです。
そのときの実際のデータですが、MRSA
菌はきれいに殺せます。大腸菌は当然で、緑膿菌も殺せます。しかも工夫をして、酸化チ
タンプラス、暗いところでも殺菌できるような銀を超微粒子のかたちでコーティングして、暗いところでも徐々に殺菌ができるようなタイルをつくってもらいました。それを全国の10の病院の、手術室の床と壁にセットしてもらいました。
大きな手術のあとには必ず手術室を消毒しなければいけませんが、床と壁に酸化チタン
を透明にコーティングしたタイルを使い、しかも蛍光灯の光があると、この手術室は自動的に殺菌ができているという結果を得て、こ図７ 酸化チタン光触媒による殺菌、消臭、防汚効果

れは本物だ、使えるということになりました。
もう一つ、TOTOの方と一緒にやったことでは、茅ヶ崎のTOTOの独身寮の風呂場

いい、蛍光灯の光で十分だ、太陽光では強すの床に、酸化チタンをコーティングしたタイ

ぎる、そういう方向転換をしてみました。こルを市松模様でつけておいてもらって、黙っれがいまから14〜15年前のことです。

て見ていました。そうすると掃除のおばさん

それがうまく成功しました。そしていま、が言うには「この床はおかしい。模様が出て先ほど紹介した光触媒を皆さんに使っていた

きた」ということになりました。結局、酸化だくことができるようになってきました。今チタンをコーティングしてあるところは殺菌

週の火曜日つまり９月10日の時点で光触媒はができる。風呂場が汚れるのは雑菌が増殖しどうなっているかということで、秘書の人にて、その死骸が汚れのもとになるそうです。

インターネットでどのぐらいの検索件数があつまり雑菌がなければ常にきれいである。ほ

るかを調べてもらいました。結果を図８に示

かのところはどんどん汚れてくる。これも私しますが、残念ながら貴乃花には負けました。（笑）超伝導にも負けました。しかしいま話題になっている発光ダイオード、アサヒス
ーパードライ、フラーレンとカー
ボンナノチューブには勝って、光触媒が皆さんから注目していただ
いているのは確かなようです。
私たちがいちばん最初に行った実験は何か。まず殺菌ができるかどうかという実験でした。これは22

図８ 光触媒のインターネット上の検索件数（2002年９月10日現在）

に売られています。私の東大の教授室の蛍光灯はこれを使っていますし、東芝が出すと当然ながら日立が出します。日立は丸管で出しました。たしか今年の３月12、13日に２回連続でNHKの「おはよう日本」で光触媒が取り上げられました。そのときに報道された
一つの実施例が、日立の蛍光灯を地下鉄のトイレの中につけておいたら、そのトイレが臭わなくなったというものでした。
いま殺菌ができる、汚れが取れるということをお話ししましたが、もう一つは臭いを取ることができます。たとえばダイキンの光触
図９

高速道路のトンネル内の照明器具のカバー
ガラスに対する光触媒膜による防汚効果の実験媒をつけた空気清浄機が知られています。ダ
イキン以外にも、ほとんどの電機会社でも、
いま空気清浄機には光触媒を使っています。

たちが自信を持った実際の結果です。

ついこの間、ダイキンの方に「ダイキンでもう一つの例は照明器具のカバーガラスへは光触媒つき空気清浄機は、積算するともうの応用です。これは日本曹達の方々、東芝ラ

100万台出ました」と聞いたことがあります。

イテックの方々、あるいは日本道路公団の先ほどの益田秀樹先生のお話にハニカムとい方々と一緒にやった実験です。高速道路のト

う言葉がありましたが、空気清浄機のフィル

ンネルの中をたくさんトラックなどが通ると、ターにもハニカム構造が活躍しています。

排気ガスによって油汚れがカバーガラスの上

図10に示しますのがフィルターの写真でを覆ってしまいます。ところが酸化チタンをす。ハニカム構造のフィルターの表面に酸化コーティングしておくと、光源が近くにある

チタンがついています。そして光源を一緒にので、来る油汚れが徐々に分解して、常に汚空気清浄機の中に入れておいて、悪臭物質をれない表面ができるということになります。

分解するということですが、当然ながら酸化

実験結果はこの図９に示すようなものでしチタンだけではなかなか効かないこともありた。実際にトラックから出る排気ガスをカバ

ますし、臭いを集めなければいけないというーガラスにぶつけてやりました。普通のカバことがあります。そこで実際のフィルターにーガラスの場合は汚れますが、酸化チタンをコーティングしておくと汚れが非常につきにくい。それによって、長野オリンピックのときにできた高速道路のトンネル内には、全面的に私たちの光触媒のカバーガラスをつけることになり、現在では全国的にも普及しています。
照明器具に酸化チタンをコーティングすると汚れがつきにくいということになりまして、図１の左上の写
真は東芝の蛍光灯の例ですが、光触媒つき蛍光ランプというものが実際

図10 各種空気清浄用光触媒フィルターの例

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は吸着剤として活性炭等が使われています。

いうのがこの電機掃除機のフィルターです。

活性炭プラス酸化チタン、活性炭で集めて、大型の空気清浄機も出てきています。これ

酸化チタンで分解する、あるいは殺菌する、はどこに使うかというと、臭くてどうしよう

またウイルスを殺す。これが空気清浄機におもないところはいっぱいあります。横浜にあける光触媒の機構です。

る盛和工業が出している非常に大型のものは、

いま、そのフィルターとしていろいろなも

ゴミ処理機あるいは医学部の場合は法医学関のが実際に売られています。フィルター自身

係の死体解剖室で利用されています。どうしは非常に安いもので、だいたい1,000円ぐら

ようもない臭いというのはいろいろなところいでしょうか。それをいろいろなところにつにたくさんあるのですが、その取れない臭いけるということで、空気清浄機についてご紹を取ることができる光触媒大型空気清浄機も、介していますが、実際は各メーカーはいまや

いまではつくられてきております。

エアコンに入れようとしています。

これは簡単なエグザンプルですが、サンヨ

皆さんよくご存じのとおり、エアコンは温ーの出している光触媒食器乾燥機です。そし度と湿度をコントロールするものですが、空て農協関係の方にいま非常に注目していただ

気もきれいにしていこうというのがいまのエいているのが、光触媒によってエチレンが分

アコンになってきています。私自身もっと驚解できる光触媒式エチレン除去装置です。エ

いたのは、これは東芝製だそうですが、バキ

チレンを分解して何になるかというと、果物ュームクリーナー（電気掃除機）にも入ってが長持ちするわけです。果物から出てくるエいるというので驚きましたが、これは７月７

チレンによって果物はどんどん熟してしまう、

日の朝日新聞の漫画を読んで納得がいきまし

エチレンを分解していけば果物は長持ちするた。

ということです。実際には、たとえばフレッ

この「ののちゃん」の漫画を覚えている方もいらっしゃるかもしれませんが、お父さん
が「なんだ、この変な臭いは」と言うと「クシュロングという商品が農協関係で使われています。
最近は電気冷蔵庫にも使われ始めています。

ーラーを久しぶりにつけたからだろう」と。

小さな光触媒が中に入っていて、エチレンをつまり自動車や室内のクーラーでもそうです

分解できます。冷蔵庫の中の臭いを取ることが、最初につけるときに変な臭いがするわけもできます。これが最近の話題です。

です。フィルターの中についている雑菌によ

もっと大きな応用は何かというと、車からって増殖したいやな臭いがバッと出てくる。

出てくるNOXを取ることができます。たとえ

それが最初につけたクーラーの臭いです。

ばトラックからNOX、窒素酸化物が出ていま「でもおかしいね。クーラーは先週から使すが、それをどうやって取るかです。いちばっているよ」「じゃあ、この臭いはなんだ」

ん最初にフォトロード工法を少しご紹介しま「お母さんが久しぶりに掃除しているからだ

したが、もう一つの例が三菱マテリアルが出よ」ということで、久しぶりに使う掃除機かしているブロックです。舗道用のブロック自らも変な臭いが出る。それを防ぐことができ

身に酸化チタンをコーティングして、これをるものがいまご紹介している掃除機で、ここ道路に敷き詰めてしまおうということになりにも光触媒が使われ始めています。

ます。

でも掃除機の中に光源は入っていないじゃ

たとえば一つの実施例ですが、千葉県の市

ないかというので東芝のものを見ると、「１

原市でなされています。車道自身を酸化チタ

週間に１回干しなさい」とあります。光触媒

ンでコーティングしたものでつくっていこうの機能を発揮させて、ついている菌を殺すのというのが、最近各地方自治体が考えておらに光触媒作用を利用して天日干ししなさいとれる光触媒の応用です。

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の現象を見つけた７年前の時点で私たちはどう思ったかというと、そのときに考えたのは当然ながら強い酸化力だ、酸化チタンがあって光が当たる、徐々に来る油汚れが分解されて、もとの酸化チタンがきれいならば、たぶん水はべっとりついてしまう、曇らないだろうということです。水滴は汚れがあるから丸くなっていて、きれいな酸化チタン表面はた
ぶん水が全部ついてしまう親水性ではないか。
しかし念のためにということで、次のような実験をしました。
図11 曇らない鏡の例

どういう実験かといいますと、先ほどお見せしたいちばん最初の理想的なルチルの単結

つまり光触媒は強い酸化力があります。ほ晶、酸化チタンの単結晶をきれいに磨いて、んのわずかのものをうまく分解してくれます。

先ほど益田先生が言われたナノスケールでき

私たちは、酸化チタン光触媒は強い酸化力だ

れいに、真っすぐ、平らにして、しかも光をけだろうと思っていたのですが、ちょうどい

均一に当てて、この表面がどうなっているか

まから７年前に新しい現象を見つけました。

を実際に調べてみました。

鏡の表面に酸化チタンを透明にコーティング

そうすると予想と全然違う結果でした。どしておきました。そして光を当てました。そういう結果かといいますと、この図12に示

うしたら曇らなくなってしまったのです。

すものです。均一に光を当てています。全表

図11は７年前の写真ですが、この実験も面が親水性になると思いました。左側が光をやはりTOTOの基礎研の方と一緒に行いま

当てる前、右側が当てたあとで、たてよこ５した。そして世界中の主な国に基本特許を出μm、５μmの大きさのものです。光は均一しました。日本の特許は認められていますし、に当てました。一面親水性になると思ったの

世界中の特許もいま徐々に認められているとですが、白黒になっていて、白いところが親いうのがこの現象です。いまモデルになって水性、黒いところは親油性というか親水性でいるのは勝川さんという方ですが、東大の大ない部分です。光は均一に当てたのですが、学院を出て、TOTOでやった最初の仕事はまだら構造ができています。

このモデルになることでした。（笑）

これはなぜか。図12を拡大してみました。

この写真は全国の新聞でもカラー写真で出

光は均一に当てていて、単結晶の均一な面でたので見たことのある方が多いと思いますが、「いちばん喜んだのはだれですか」と勝川さんに聞いたことがあります。それは九州にいるおばあさんで、「うちの孫娘が有名になった。顔半分だけ有名になった」ということです。（笑）
私はよく勝川さんに会いますが、彼女に会うと「勝川でーす」と顔を半分隠してあいさつをしてくれ
るのは、この写真によります。こ

図12 酸化チタン単結晶の光照射前後の表面変化の様子

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によるものです。横から顕微鏡で見ています。
そして水滴が酸化チタンにつくと水は一面に広がります。全面を覆ってしまい曇らなくなります。
同じ表面に今度はヘキサデカンという油を落としてみました。そうしたら不思議なことに、油も一面覆ってしまいます。いままでこういう表面があっただろうか。水にも油にもなじみやすいものがあっただろうか。これは初めての表面らしい。酸化チタンはそういうおもしろい性質を持っている。
いまからちょうど５年前ですが、そこで私たちはまた『ネイチャー』に論文を出しました。英語で書いたタイトルですが、光を当てると、 light induced amphiphilic（両親媒性）
Spreading of liquid droplet on a surface withalternatively distributed hydrophilic andoleophilic domains
図13 親水性と親油性が交互に形成されている
表面での液体の広がりということで、水にも油にも同時になじみやすい新しい表面ができたらしいということで、発表することができたのです。
この現象はなぜか。実際は強い酸化力ではなくて、結晶中の酸素が、光が当たったことによって抜け出て、そこが親水性になり、酸すが、親水性の部分が300オングストロー
ム×500オングストロームで、それがポチポ
チッと出てくるということが分かりました。
結局、図13のような表面になっています。
つまり一部が親水性になり、一部が疎水性のままである。このようにまだら構造ができて、そこに水滴がつく。水滴というのはもっと大きいから、水滴は親水性の白い部分を通って、２次元の毛細管現象で一面に広がっていくだ
ろう。これで納得できた。しかしよく考えてみたら、水の代わりに油だったらどうだろう。
図の疎水性を示す黒いところを通って広がっていかなければいけない。水にもなじみやす
く油にもなじみやすいという、二つの性質を同時に兼ね備えた表面らしい。
それを実験で調べてみようということで、実際に実験してみたわけです。これは単結晶ではなくて普通の多結晶で実験してみました。
この図14でははっきり見えませんが、ガラ
スの上につけた酸化チタンを用いてその表面に水滴を落としました。下のところは反射光
26

図14 水と油が光触媒上を広がる様子

超親水性効果は暗いところに置いておいても、たとえば車庫に１週間ぐらい置いておいてもこの性
質を保ちます。１カ月だと、表面から出てきた酸素がまた戻ってしまいますのでもとの曇る状態になってしまいますが、少なくとも車庫に１週間ぐらい置いておいても、
このサイドミラーは曇らないものになります。
図15 酸化チタン光触媒の２大特徴を利用する
セルフクリーニング効果

図15に示しますように、酸化チタンには二つの作用があります。

素原子が抜けなかったところはまだ疎水性の強い酸化力がある。もう一つは強い超親水性ままである。交互のまだら構造はこの反応が効果がある。水になじみやすい効果がある。

理由だということになりました。

こういうおもしろい効果を同時に備えたもの

そんな二つの性質を持っているものをどうを、この効果を同時に使って、もっと応用をやって使うか。もちろん応用範囲の広いのは広げていこうというのが私たちが考えたこと

親水性のほうです。油になじみやすいというです。

のは印刷材料に使ったりできますが、水にな

そこで何を実行したかというと、外装建材

じみやすい、曇らないというのは重要です。

に使ってみようということです。外装建材とそこで私たちは酸化チタンにプラスしてシリしてたとえば大阪に本社がある太陽工業のカを使いました。なぜシリカSiO2かというと、方々と一緒にテント材料に応用してみること

水を蓄えておいてくれるものだからです。両にしました。この写真は通常のテント材料で親媒性で水にも油にもなじみやすいもの、プすが（図16）、酸化チタンをコーティングす

ラス、横に水を蓄えておいてくれるものを置ると全然汚れなくなるテント材料ができましいて、常に親水性だけを強調する表面をつくた。いまいろいろなところに応用がなされてっていこうとしたわけです。たとえば最初にいますが、つい最近の話題は、サッカーのワご紹介したサイドミラーへの応用が行われてールドカップのときの札幌ドームと大阪ドーいます。

ムの屋根への応用でした。汚れないテント材

図16 光触媒コーティングされたテントは汚れない（左側）27点では、まだ完成したものがありませんでした。一般民家としてまだやったことはないということだったので、図１で説明したように、私が日本曹達の方々に「私の家を実験台にしてください」とお願いしたのが３年前の７月の時点です。
最初は私も不安でしたが実施してもらいました。まずは、通常のコーティングをします。たとえばクリー
ム色に塗って、それが乾くのを待ち
図17 高速道路の防音壁も光触媒コーティングで汚れなくなったます。その上に酸化チタンを直接コーティングすると、酸化チタンの強料はいろいろなところに使われ始めています。

い酸化力で塗ったペンキ自身をボロボロにし図17の写真は東名に使われています高速てしまうので、下地コーティングが必要です。

道路の防音壁です。本来はきれいでなければたとえばシリカの透明なコーティングをしまいけない防音壁ですが、油汚れしてしまいます。保護層をつくるわけです。そして酸化チ

す。酸化チタンをコーティングすると光触媒

タンを透明に塗るという手法です。先ほど申効果によって、太陽光があり、雨が降ると常し上げたように私の自宅は塗って３年２カ月にきれいになります。

になりますが、現時点では全然汚れていませこのように、いまいろいろなところに応用していただいていますが、たとえばタイルのん。
ただし１カ所だけ汚れています。どこかと上に酸化チタンを透明にコーティングすると、汚れないタイルができます。つい先日オープンした丸の内の丸ビルの外装建材、タイルも全部酸化チタンコーティングつきと聞いています。
先ほど益田先生のアルミ建材というのがありましたが、たとえばYKKの方々は、アルマイト加工したアルミ建材の外側にさらに酸化チタンをコーティングして、実際に汚れないアルミ建材をつくっています。この建物（図18）は全部が酸化チタンコーティングになっている例です。
建材自身を工場で光触媒コーティング処理
すると、クオリティーのいいものができます
が、いまある建物を酸化チタンコーティング
できるかどうかがいちばん大事なことになってきています。各ペンキメーカーをはじめ、たくさんの企業で、いまある建物の塗装に光触媒塗装ができるかどうかが大きなターゲッ
トになってきています。いまから３年前の時
28

図18 光触媒防汚アルミパネルの例

いうと、塗らなかったところです。日本曹達

特許庁が出している「研究開発を生かせる社の方は「あれは残しておいた」と言いますが、会に」という200ページくらいの解説書があ

実際は塗り忘れだと思います。そこは汚れてります。私は特許庁の方からこれをいただきいる。そういう点では本当に効果があるといましたが、大学とか研究所はどんどん特許をうことになっております。

出して社会に役立つようにしなさい、特許はいまお話ししている光触媒の特許はどうな

どうやって出すのか、そしてそれがどう役立っているかを調べてみました。日本の公開特

つのかということを示した無料の本です。そ許の場合を図19に示します。1980年の時点の最初のページに私が実験している写真があではほとんどありませんでした。それが急にります。

増えてきています。たとえば先ほど申し上げ

しばらく前に特許庁の方が写真を撮りたい

た光触媒タイルが発売されたのが1994年でと来られたので、なんのためか伺わなかった

す。まだ８年前です。そして私たちが超親水のですが、この本の最初の見開きの部分で私性効果を見出したのが、1995〜1996年です。

は水を光分解させる実験をやっています。次『ネイチャー』に私たちが論文を出したのはの写真として『ネイチャー』の超親水性の結1997年です。いま特許はこの図のようにな果が紹介されています。それが実用化されて、っていて、去年、一昨年の時点で1,000件を最終的には先ほどご紹介したような豊かな生

超えてだいたい飽和状態になっています。

活につながってくるということが書かれていついこの間の時点で今年は667件の公開特ます。特に日本はいま光触媒がオリジナルの許が出ております。今年もたぶん同じように技術として、外国をリードする技術として注なるのではないかと思います。どのぐらいの目されているということから、このように選企業が実際に酸化チタンの光触媒に関心をもばれたのだと思います。

っているのか石原産業の方に聞いたことがあ

これは少し古いデータになりますが、日本

りますが、光触媒用の酸化チタンを買っていの光触媒は外国と比べてどうかということでった会社は2,000社を超したということです。

す。光触媒の国際特許もどんどん増えていま

日本ではいま、だいたい2,000社の企業が光すが、日本がだいたい８割を持っています。

触媒をやっておられることになるのではない

ほかに韓国も、あるいは中国本土も追い上げ

かと思います。

てきていますし、ドイツ、アメリカも盛んに特許のことで一つだけご紹介しておきます。

なりつつあります。特に今年からアメリカが盛んになってきました。そのエグザ
ンプルをちょっとご紹介しますと、窓ガラスへの応用です。
油汚れを強い酸化力で分解し、超親水性で水をかけると汚れが取れてしまうという光触媒効果の応用が、今年からアメリカで大々的に始まりました。アメリカの奥さんにアンケートを出して「家事でいちばん嫌なことはなんですか」と聞くと、それは窓ガラスの掃除です。つまり窓ガラスをきれいにするほど嫌な仕事はないとのことです。それに対して光図19 光触媒が関連する日本特許の公開特許数の変化

触媒を応用します。
29

これがアメリカの大手のガラスメーカー

じゃあ凹凸にしてやればいい。超親水性の場

PPGが今年発表したサンクリーンと名づけら

合はフラットです。ツルツルです。その表面れた光触媒付ガラスで、太陽光できれいにでをガタガタにして酸化チタンの持っている両きます。セルフクリーニングです。PPGが親媒性、親水性、親油性のもう一つのほうを大々的に窓ガラスへの応用を始めていて、酸うまく使ってやると真ん丸になるではないか。

化チタンをコーティングすると、太陽光のも予想どおり真ん丸にすることができました。

とでガラスに水をかけるだけでいちいち洗わ

今度は透明で、水滴を真ん丸にすることがでなくていいということになってきています。

きます。表面はガタガタで、それをずっとキ

そういう点でアメリカの奥さんもハッピーとープしなければいけないものですからなかな

いうか、いちばん嫌な仕事から解放されるのか難しい面がありますが、一応透明で、しかではないかということです。

も水滴を真ん丸にすることができたという実

これはちょうど今朝私のところに来た、イ験結果です。

ギリスの『インターナショナル・グラス・レ

先ほど申し上げた『プレジデント』のこのビュー』というガラス関係の雑誌です。これ

月曜日から出ている号に光触媒の第４回目がに是非光触媒のことを書くように言われて、報告されていますが、この結果を応用したも書かせていただいた記事が出ておりました。

のが今度は中国の光触媒についてどうなってさて、光触媒には強い酸化力、プラス、超いるかという記事になっています。中国での親水性があるということをお話し申し上げま

光触媒の代表選手は江雷君です。彼は私の学したが、汚れをつかなくするもう一つの応用生で、３年前に中国に帰りました。すぐに中としては超撥水性があります。いま自動車の

国科学院の化学研究所の教授になって、いま

サイドミラーへの応用についてお話ししまし一生懸命に研究しているのが光触媒です。

たが、フロントガラスにも応用できないかと何を主にやっているかといいますと、彼がいうことで、私たちが超親水性の効果を見つ

いま一生懸命研究しているのはいま申し上げ

けたときは、ワイパーの要らない自動車がでたハスの葉っぱの効果のある繊維をつくるこ

きるだろうと思ったわけです。雨が降ってもとです。何のためかというと、中華料理を食

水滴がパッと一面に広がってしまう、水滴がべても汚れないネクタイをつくるのが彼の目丸くならないのでこれはいいだろうと思った

標です。水にも油にもなじまない、つまり水のですが、最終的にはうまくいきませんでし

も油もはじいてしまう繊維をつくることがで

た。

きました。

なぜか。雨が降ってきたとしても、大雨の彼が指導してつくったのは、先ほどのガタ

ときにどうするか。フロントガラス全体が大ガタの表面、益田先生が話されたナノテクノ

きなレンズになってしまう。これは危険だ。

ロジーに関連する表面をネクタイに応用した

やはり水滴は真ん丸にして落とさなければいものです。光触媒のナノ表面をつくって、水けないところがある。では、どうしたらそのも油も真ん丸になるようなネクタイをつくる。

ようなことができるか。何をヒントにするか。

手品みたいですが、私のポケットにそのネクそこで私たちが考えたもう一つのヒントは、

タイがいま入っています。（笑）

ハスの葉っぱの表面の水滴は真ん丸だというもし関心があればあとで見ていただければことです。あの原理を使って、超親水性ではいいのですが、水をかけると真ん丸です。油なくて逆に超撥水性の表面をつくれないかとをかけても、油もつかない。こういうネクタ

いうことで検討をしました。

イが実際にできています。真ん丸で、水がバ

実際にハスの葉っぱがどうなっているかをーッと落ちてしまうネクタイ。これが光触媒調べると、ハスの葉っぱの表面は凹凸です。

の応用としていま中国で実際に製品化されて30

最初に申し上げたように、たとえばその尿導管を持ち歩かなければいけない方々のために、酸化チタンをコーティングしたチューブとともに小さな光源を電池で働くようにしたものをケースに入れ持ち歩けば、常にきれいな管として使っていただけるだろうということです。
もっと大事なのは何かといいますと、当然ながらがん細胞を殺すことができるかどうか、がん治療に使えるかどうかということです。
図20 江沢民主席とブッシュ大統領も光触媒付
ネクタイを使っている（「President」2002.９.30号）

これもかなり前に研究を始めたことで、酸化チタンをコーティングした表面に典型的ながん細胞、ヒーラセルを置きます。そして光をいるということになりますが、この写真（図当てると光触媒の酸化チタンの強い酸化力で20）にはそのネクタイを締めている二人のこのがん細胞は死んでしまいますが、光を当人がいます。江沢民さんが中国科学院の江雷てないところはどんどん増殖してしまいます。

君がつくったネクタイを国賓のブッシュさん

それを実際にヌードマウスのような動物実験に贈りました。二人が締めているネクタイが、でやりますと、光触媒によりたしかにがんの中華料理を食べても汚れない光触媒のネクタ

成長が止まるということまで確かめることがイということになっております。

できました。

江雷君がこのネクタイをつくっている実際

もう一つ大事なことは何かというと、環境の工場の写真もあります。このように中国もホルモンを分解できるかどうかです。水の中、いま一生懸命に光触媒をやっています。

川の中の環境ホルモンを分解することができ

私自身は光触媒をさらにいろいろなところるかどうか。あるいは皆さんよくご存じのダに応用したい、特に医用材料に応用したいとイオキシンを分解できるかどうか。これも非考えています。いろいろな医用材料がありま

常に重要な問題です。酸化チタンの持っていすが、特に私たち自身に直接使うような点滴る強い酸化力によって川の水をいかにきれいの管を常にきれいにしておきたいと考えて、にできるか。私自身は多摩川の水を使って、医学部の先生方と一緒に共同研究をしていまその中にある環境ホルモンをいかに光触媒です。いま共同研究をしているのは泌尿器科の分解できるかという実験をしています。

先生ですから、その一つはたとえば尿導管です。

その一つの例題として、エストラジオールという女性ホルモン活性のあるものが川に入常に殺菌ができてきれいな尿導管。アメリってしまうと、その川にいるフナが全部雌に

カのバーデックス社が売っていますが、１本なってしまうということが知られています。

5,000円ぐらいするそうです。これは銀を表そこで私たちはたとえばエストラジオールを面につけていて殺菌ができるという尿導管で光触媒によって分解できるかどうかという実す。私たちはそれに対して酸化チタンをコー

験もしています。実際には多摩川の水を使っティングして、常に殺菌ができて、きれいで、て、どのくらいエストラジオールなどの環境

しかも超親水性効果を使って体内に入りやす

ホルモン活性のものが下水処理場のところかい管をつくっていこう、暗いところでも殺菌ら出てくるかを調べています。きれいだと言ができるようなものをつくっていこうというわれる水の中に入っているこれら環境ホルモことを行っています。

ンを光触媒の強い酸化力によってさらにきれ31

いにしていこうという実験を行っているわけ

ことを常に考ています。研究の目的は何か。

です。

いままでお話ししてきたことでおわかりのよ

光触媒の水処理は非常に難しくて、酸化チ

うに、たとえば光触媒というのはすばらしい

タンの表面にエストラジオールのような環境なと実際に思います。なぜか。空気をきれい

ホルモン活性のものが吸着しないと反応しなにできる。表面を全部菌がつかないような状

いので、いかに光触媒表面に持ってくるかが態にできる。水もきれいにできる。タバコの非常に難しいのです。いろいろ工夫しまして、臭いを取ることができる。つまり快適空間を

たとえば私たちは電気洗濯機の中の槽を使っつくることができます。

て、その中に酸化チタンシートをうまく入れ

光触媒の研究をすることによって、どの人て、光を誘導しながら環境ホルモン活性のももいちばん望んでおられる「天寿をまっとうのを分解していこうという実験なども行ってすること」に寄与できる技術の一つではないいます。

か。そういう点で光触媒を続けることができお話ししようと用意していたのはいろいろてよかったなと思います。しかし最初にお話なことがありますが、時間の制限もあります

ししたエネルギー問題については、まだ私たので、いま光触媒に対して日本政府はどうしちのほうでは解決できていないわけです。そているかということについて少し触れます。

こでいま私自身が関心を持っているものの一

たとえば新聞を見ていると書かれていること

つが太陽エネルギー変換です。

ですが、光触媒を使うエコ材料はメンテナン

最初の方に戻って、太陽エネルギー変換にスが非常に楽ですし、汚れないので非常にい対してもう１回考えてみようと思っておりまい。エネルギー消費が少ないという点でもいす。それではどのような方法があるか。実際いことですので、経産省とか国交省はいま光に酸化チタンを使って、太陽光のもとでクリ触媒に対して非常に関心を持っています。

ーンエネルギーの水素を取ろうとして実験しこれも先週の新聞ですが、光触媒技術でいました。たったの0.3％の変換効率しか達成

ろいろな住宅部分をきれいにしていこうといできなくて、それは挫折しました。なぜか。

うことです。いま問題になっているシックハ

酸化チタンは太陽光の３％しか感じないからウス病の原因物質のホルムアルデヒドのようです。もっと広い太陽光を感じることができなものも分解できますし、このほか光触媒がればいい。でも酸化チタンを使っているだけ使われるところがたくさんあります。ようやでは限りがあります。

く政府も関心を持ってくれるようになってきています。

そこで私の友だちの一人であるスイスのマ
イケル・グレッツェルという方が、やはり酸

いま実際に2,000社が光触媒に関心を持っ化チタンを使うのですが、ちょうど10年前にているということをお話ししましたが、残念

酸化チタンのポーラスのものを使って、そのながらどの製品もいいわけでなくて、まがい

表面に赤い色素、青い色素をつけて、太陽光物もあります。本当に効かないもので「光触をたくさん吸収することができるようにして媒」と言っているものもある。それをどうす

太陽電池をつくっていこう、簡単な電池をつるか。これがいま非常に重要な問題になってくっていこうと言い出したわけです。いま日

きております。つまり光触媒の性能評価の基

本でもたくさんの方がこの方面の研究をして準をつくらなければいけない。JIS規格をついます。世界中の人がマイケル・グレッツェ

くらないといけないということです。今月のルの追試をし、改良研究をしています。

９月30日、私が委員長になって経産省がJIS

私はそれに対して最初は反対していました。

をつくっていこうという会議が始まります。

当時の通産省の委員会に呼ばれても、私は

私自身はなんのために研究するのかという「これはだめだ」と言っておりました。酸化32

チタンが持っている強い酸化力がある。光が当たると色素自身が分解してしまうのではな
いか。長持ちしない。エネルギー変換というのは長持ちしなければだめだ。安い材料を使い、しかも長持ちしなければいけない。少なくとも10年とか20年メンテナンス・フリー
でなければいけないということになるから、酸化チタンを水などの溶液の中で使っている
限りはだめではないか。これが私が反対した理由です。
ところがいまから数年前に、スリランカのテナコニーネ先生が言いました。同じような方法を使うけれども、水を使わないでできる。
酸化チタンと色素を使うけれど水は使わない、
その代わりに粉末のヨウ化銅を使えば水を使わなくても色素増感太陽電池ができる可能性があると提案しました。
そこで私は、「これならできる」と、テナ
コニーネ先生のところの研究員を招いて、そ図21 中国からもらった掛軸のテクニックを習って実際につくってみようということにしました。これだったら酸化チではないか。効率はまだ悪いかもしれない。

タンを使うことができて、しかも太陽光をた

しかし簡単で、長持ちして、だれでもつくる

くさん吸収することができて、簡単につくる

ことができる太陽電池。私自身は、このようことができる。いまから１年半前ですが、私な太陽エネルギー変換のシステムも大事ではのところの大学院の学生と一緒に、テナコニ

ないかと思っています。

ーネ先生たちに教えてもらって、簡単な装置

私の自宅に中国の方からいただいた「物華を用い、短時間でこの系をつくってみようと天宝」と書かれた掛け軸があります（図21）。

考えました。実際にスタートから２時間でつ

私自身はいい掛け軸だなと思っております。

くってみました。そして１年半前につくった「物」というのは何か。中国の方に聞くとサものがいまでもこのように働くわけです。

イエンスだということです。サイエンスの華、

１年半前に２時間でつくったものですが、サイエンスの成果は天が用意してくれている

簡単につくることができました。酸化チタン宝である。私たちの研究成果はもう用意されをベースにしています。特別な高価な装置はている。天の宝として隠されている。

何も使いません。450度の電気炉が必要なだ

私たちはそれを探して、快適空間とかエネけでした。見ていただくように非常に簡単でルギーをたくさん取ることができるように工す。ただし効率はまだそんなに高くなくて、

夫して、最終的にはどの人も天寿をまっとう

太陽光に対してだいたい４％です。

していただくことができるように寄与したい。

このようなものをつくることができる。ここれがサイエンスのいちばんの目的ではない

れをどこで使ってもらうのか。後進国で、まかと思って、光触媒を中心にしてこれからもだ電気が行っていないようなところで使ってまた研究を続けていきたいと思っています。

もらって、たとえばかんがい用水を引くためご清聴ありがとうございました。

の電源としてそこでつくってもらえばいいの33