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「触媒」というのは、そのもの自身は反応の前後で変化しないのですが、化学反応を早く進める効果のある物質のことです。ですから、「光」が当たったときに「触媒」として働くものが「光触媒」ということになります。
光触媒反応においては、主に用いられる材料は酸化チタン(TiO2)という物質です。酸化チタンは特別珍しい物質ではありません。白色のペンキや顔料は、主として酸化チタンからできていますし、薄い紙の中や、日常使うものとしては歯みがき粉の中にも入っています。ホワイトチョコレートの白さは酸化チタンによります。このような一般的な利用法では、白さやかたさ、化学的に安定であることなどの特性が利用されていて、できるだけ光に反応しない酸化チタンが利用されてきました。しかし、光触媒用 としては、逆に光反応をできるだけ高めた酸化チタンが使われています。 酸化チタンが光触媒で主に使われることになっている理由は、私が酸化チタンの単結晶を水の中に入れて紫外線を当てたところ、水が分解して酸素と水素を生成させることができるという研究を行い、1972年にNature誌に発表したことによります。この論文は今でもおどろくほどたくさんの研究者によって読まれ、引用されてきています。

ひとつは光触媒による酸化分解といって、表面にある物質を分解する反応です。水だけが表面にあれば水を分解しますが、有機物があればこの有機物の方が優先的に二酸化炭素まで分解されます。この反応は光が当たるときに、光の量の分だけ起こります。通常の燃焼反応と異なり、温度の上昇もなく室温の状態で反応が進みます。

一般的に多くの材料では、表面に水を落とすと水滴が付きますが、酸化チタンをコーティングした材料に光を当てると、その酸化チタン光触媒表面では水は水滴にならずに、ほぼ完全に一様な薄い膜として広がります。このため、油汚れなどが表面に付着していても水をかけるだけで、汚れの下に水がしみ込んで汚れを浮かせ、簡単に水で洗い流すことができます。また、水滴ができないことから、曇らないガラスや鏡としての応用もできます。既に車のサイドミラーに応用され、雨の日でも水滴が付かず良好な視界を確保できる技術として好評を得ています。

晴天時の日光と雨天時の雨水によって汚れを分解・洗浄して、その名の通りメンテナンスを必要とせず常に清浄な表面が保たれますので、外装材としての応用が大きく広がっています。光触媒タイルがよく使われますが、そのほかブロックや窓ガラスなど多種多様な光触媒コート外装材が実用化されています。最近では、光触媒コーティングしたテント材が、駅のホームの屋根などに多く用いられています。こうした白色のテント屋根は、鮮やかな視覚効果やデザイン性のみならず、熱線を遮り、可視光をテント内部に取りこむ効果も有しています。したがって、気温を低く保ちながらテント内部を明るくでき、夏などは省エネに役立っています。

住宅関連分野では、外装タイル、アルミ建材、ガラス、 塗料、テント材などの外装建材の領域で広く光触媒のセルフクリーニング効果を付与する製品開発が行われています。また、内装材では、ブラインド、壁紙、内装タイルなどで、光触媒の抗菌、脱臭の効果を持つ製品の開発が進んでいます。外装材と同様に大きく市場が伸びている浄化機器分野では、空気清浄機としての応用展開が目立ちます。1990年代以降、シックハウス症候群や花粉症など、生活環境の有害物質による健康被害が問題視されるようになり、光触媒技術を応用した空気清浄機の需要が増加しました。やがて、家庭はもとより、病院、ホテル、レストラン、喫煙所など、多種多様な場所に光触媒フィルターを組み込んだ空気清浄機が導入されるようになったのです。これらの空気清浄機は一般的に、酸化チタンをコーティングした光触媒フィルター、紫外光源、ファンを組み込んだ構造になっています。室内の有害物質や微生物などは、ファンで取り込まれて光触媒フィルター表面に吸着し、紫外光照射による光触媒反応で酸化分解されます。しかも、光触媒フィルターは浄化処理の前後で変化しないため、煩雑な再生処理や交換を必要とせず、半永久的に使用できます。

光触媒の医療分野への応用も活発です。酸化チタンに光が照射されると、その強い酸化力で大腸菌などが簡単に殺菌できることを見付けることができたのが30年近く前のことでした。タイル上に透明に酸化チタン薄膜をつけ、病院の手術室の床や壁に使ってもらい、空中浮遊菌も自動的に殺菌できるという良好な結果を得たことが始まりでした。その後、ヒーラセルなどのガン細胞も簡単に殺すことなどを見付け、さらにウィルスにも効果があることがわかり、現在も研究を続けています。
医学・医療への光触媒の応用の可能性は非常に大きいものがあります。疾患の治療への試み、医療器具への応用、環境汚染物質の分解除去など環境医学、公衆衛生への応用、防菌、防汚、防臭などの医療環境の改善への応用など、非常に多くの分野への展開の可能性を持っています。
この世に生を受けたからには、どの人も天寿を全うしたいと願っています。きれいな空気や水のもと、十分なエネルギーや食糧もあり、健康を保ちつつ、一生を快適に送りたいものです。科学技術の目的は、この誰もが望んでいる天寿を全うすることに寄与することであると思っています。