太陽光などの光エネルギーを化学反応に利用する技術は、将来のエネルギー・資源循環を支える基盤技術として期待されています。光を吸収して電子と正孔を生み出す半導体電極のうち、還元反応を担う電極は「光カソード」と呼ばれ、水素生成や二酸化炭素還元などの人工光合成反応への応用が検討されています。しかし、光カソードを実用化するためには、反応に必要な電荷を効率よく移動できる高品質な半導体薄膜を、環境負荷の小さい方法で大面積に作製する必要があります。
東北大学多元物質科学研究所の押切友也准教授、中川勝教授らの研究グループは、東北大学学際科学フロンティア研究所および多元物質科学研究所の笘居高明教授、北海道大学電子科学研究所の松尾保孝教授、石旭准教授らと共同で、超臨界水熱合成によって高結晶性の酸化ニッケルナノ結晶を合成し、これを平板スタンプで基板上に押し広げるプッシュコート法により薄膜化することで、還元反応に利用できる酸化ニッケル光カソードを作製しました（図1）。従来法と比較したところ、プッシュコート法で得られた膜は表面凹凸が小さく、330 nmの紫外光照射下で約3倍高い光電流変換効率を示すことが分かりました。
本成果は、光を使って化学反応を進める半導体電極材料を、材料ロスや有害溶媒の使用量を抑えながら作製するための新しい方法として期待されます。
本研究成果は、2026年6月18日付けで、英国王立化学会の科学誌 Nanoscale Advances に掲載されました。