水素発生と半導体応用を兼ね備えた二次元半導体ナノリボンを実現 MoS2ナノリボンで高い触媒活性とトランジスタ動作を実証

　クリーンエネルギーの必要性から、水素への期待は高まり、効果的に水素を製造する方法が望まれています。電気化学的に水から水素を発生する方法では、白金が高い触媒活性を示すことが知られていますが、白金は希少金属で非常に高価であることが課題です。半導体性の二次元物質であるMoS₂は安価で、高い触媒活性を示すことが知られていましたが、その活性サイト（反応が起こる場所）に関しては議論がありました。また、MoS₂のナノシートは半導体材料としても優れており、微細化の限界に近付きつつあるシリコンデバイスに代わる次世代半導体として、近年大きな注目を集めています。

　松田一成 エネルギー理工学研究所教授、マ・ゾンペン 九州大学博士課程学生、パブロ・ソリス―フェルナンデス 同特任准教授、吾郷浩樹 同主幹教授、高橋康史 名古屋大学教授、加藤俊顕 東北大学准教授、岡田晋 筑波大学教授、末永和知 大阪大学教授、林永昌 産業技術総合研究所主任研究員、原正大 熊本大学准教授らの研究グループは、化学蒸着法と呼ばれる方法により二次元半導体であるMoS₂のナノリボンを基板上に高密度に成長させる方法を新たに開発し、ナノスケールの電気化学的な測定を通じて、ナノリボンの端が中心部の100倍近い触媒活性を示すことを見出しました。さらに、このMoS₂ナノリボンは半導体デバイスとしても優れた電気特性を示すことも明らかにしました。本研究成果は、クリーンエネルギーの開発に寄与するとともに、次世代半導体開発に大きく貢献すると期待されます。

　本研究成果は、2025年1月9日に、国際学術誌 「Science Advances」にオンライン掲載されました。

高密度のMoS₂ナノリボンの端（エッジ）から電気化学反応によって水素ガスが発生するイメージ

「本研究で実現したMoS₂ナノリボンは、エッジの割合が極めて高いことから触媒として期待できるともに、2030年代の次世代半導体材料としても有望な材料です。今後は、遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）の高集積化を進めるなど、さらにユニークでオリジナルな研究を進めていきます。」