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Yagi Ichizo

Faculty of Environmental Earth Science Materials Science Molecular Materials ChemistryProfessor

Researcher basic information

■ Degree
  • (BLANK), Hokkaido University
■ URL
researchmap URLホームページURL■ Various IDs
Researcher number
  • 40292776
ORCID IDJ-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Keyword
  • Artificial biomembrane reaction field
  • metalloenzyme-modified electrode
  • Electrocatalysis
  • Energy Conversion Materials
  • Laser Spectroscopy
  • Electrochemistry
  • Physical Chemistry
  • Photoelectrochemistry
  • Interfacial Physical Chemistry
Research Field
  • Environmental Science/Agriculture Science, Chemical substance influence on environment, Nitrate Reduction Reaction
  • Natural Science, Biophysics, chemical physics and soft matter physics, Spectroelectrochemistry of Metalloenzyme
  • Nanotechnology/Materials, Functional solid state chemistry
  • Nanotechnology/Materials, Energy chemistry
  • Nanotechnology/Materials, Nanomaterials
  • Nanotechnology/Materials, Fundamental physical chemistry
■ Educational Organization

Career

■ Career
Career
  • Apr. 2013 - Present
    Hokkaido University, Faculty of Environmental Earth Science, Professor
  • Apr. 2017 - Mar. 2022
    RIKEN, 放射光科学総合研究センター, Visiting Researcher
  • Apr. 2013 - Mar. 2015
    FC-Cubic TRA, Catalyst Group, Group Leader (concurrent)
  • May 2010 - Mar. 2013
    FC-Cubic TRA, Catalyst Research Group, Group Leader
  • Apr. 2008 - Mar. 2013
    RIKEN, 播磨研究所, Guest Researcher
  • Apr. 2010 - Apr. 2010
    AIST, UBIQEN, 招聘研究員
  • Jul. 2005 - Mar. 2010
    AIST, FC-Cubic, Team Leader
  • Oct. 2004 - Mar. 2008
    JST, 「構造機能と計測分析」領域, PRESTO Researcher
  • May 2005 - Jun. 2005
    Hokkaido University, Graduate School of Science, Associate Professor
  • Apr. 2005 - Jun. 2005
    産業技術総合研究所, 固体高分子形燃料電池先端基盤研究センター, 招聘研究員(兼任)
  • Aug. 1999 - Apr. 2005
    Hokkaido University, Graduate School of Science, Assistant Professor
  • Oct. 2002 - Mar. 2003
    National Institute of Standard and Technology, Laser Application Group, Visiting Researcher
  • Aug. 1997 - Jul. 1999
    The University of Tokyo, The Graduate School of Engineering, Research Associate
  • Apr. 1997 - Jul. 1997
    JSPS, JSPS Research Fellow (PD)
  • Apr. 1994 - Mar. 1997
    JSPS, Research Fellow (DC1)
Educational Background
  • Apr. 1992 - Mar. 1997, Hokkaido University, Graduate School of Science, Division of Chemistry, Japan
  • Oct. 1989 - Mar. 1992, Hokkaido University, Faculty of Sciene, Department of Chemistry, Japan
  • Apr. 1988 - Sep. 1989, Hokkaido University, 教養部, 理II系
Committee Memberships
  • Mar. 2025 - Present
    電気化学会, 編集理事, Society
  • Feb. 2020 - Present
    The Chemical Society of Japan, Associate Editor, Society
  • Apr. 2013 - Present
    電気化学会北海道支部, 幹事, Society
  • Feb. 2011 - Present
    電気化学会ナノ界面・表面研究懇談会, 常任委員, Society
  • Oct. 2009 - Present
    触媒学会燃料電池関連触媒研究会, 世話人, Society
  • Mar. 2019 - Mar. 2024
    日本化学会北海道支部, 幹事, Society
  • Mar. 2021 - Mar. 2023
    Electrochemical Society of Japan, Director, Society
  • Jan. 2019 - Jan. 2021
    電気化学会北海道支部, 支部長, Society
  • Apr. 2015 - Mar. 2019
    日本分光学会北海道支部, 支部長, Society
  • Jan. 2017 - Dec. 2018
    電気化学会北海道支部, 副支部長, Society
  • Apr. 2014 - Mar. 2016
    電気化学会北海道支部, 常任幹事, Society
  • Feb. 2012 - Jan. 2014
    The Electrochemical Society of Japan, Associate Editor, Society

Research activity information

■ Papers
■ Other Activities and Achievements
■ Books and other publications
  • PEFCの内部現象・反応機構と評価・解析技術
    犬飼 潤治; 米田 雅一; 唯 美津木; 石黒 志; 松井 公佑; 折笠 有基; 内本 喜晴; 上野 武夫; 矢口 紀恵; 清水 貴弘; 山田 裕久; 井上 元; 八木 一三; 徳増 崇; 棟方 稔久; 北原 辰巳; 杵淵 郁也; 宇高 義郎; 大徳 忠史; 是澤 亮; 西田 耕介; 村川 英樹; 杉本 勝美; 浅野 等; 竹中 信幸; 津島 将司; 平井 秀一郎; 墻内 孝祐; 原 正則; 東海林 篤; 近久 武美; 小川 邦康; 横内 康夫; 上野 明
    S&T出版株式会社, 28 Aug. 2015, 4907002475, 247, [Joint work]
■ Lectures, oral presentations, etc.
■ Syllabus
  • 環境解析学総論, 2024年, 修士課程, 環境科学
  • ナノ環境材料化学特論Ⅲ, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • 再生可能エネルギー総論, 2024年, 修士課程, 環境科学
  • 化学Ⅰ, 2024年, 学士課程, 全学教育
■ Affiliated academic society
  • 2018 - Present
    The Japan Society of Vacuum and Surface Science
  • 1998 - Present
    光化学協会
  • Apr. 1994 - Present
    電気化学会
  • 2018
    THE SURFACE SCIENCE SOCIETY OF JAPAN
  • International Society of Electrochemistry
  • CATALYSIS SOCIETY OF JAPAN
  • Electrochemical Society
  • American Chemical Society
  • 日本分光学会
  • 日本化学会
■ Works
  • CO2電解還元電極の最適化と反応機構の研究
    2001
  • 電気化学界面における水素の観察と定量
    2001
  • Direct Observation of Adsorbed Hydrogen
    2001
■ Research Themes
  • Development and optimization by machine learning of 3D-nanocomposite array oxygen reduction electrocatalysts
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2025 - 31 Mar. 2028
    八木 一三
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 25K01612
  • Electrocatalytic activity of Platinum group metal alloy nanostructure for oxygen reduction reaction in PEMFC
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    24 Apr. 2020 - 31 Mar. 2022
    八木 一三; TADGELL COLIN
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for JSPS Fellows, Hokkaido University, 20F19756
  • PEMFCにおける酸素還元反応のための白金族金属合金ナノ構造の電極触媒作用
    科学研究費助成事業
    08 Nov. 2019 - 31 Mar. 2022
    八木 一三; TADGELL COLIN
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 19F19756
  • Operando vibrational spectroscopic measurements at metalloenzyme-modified electrodes toward developments of bio-inspired electrocatalysts
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2019 - 31 Mar. 2022
    Yagi Ichizo
    To design bio-inspired electrocatalysts, metalloenzymes were buried in the artificial bilayer lipid membrane (BLM) systems constructed on electrode surfaces combined with surface enhanced infrared absorption (SEIRA) spectroscopy. The targets are the cytochrome c-dependent nitric oxide reductase (cNOR) in the denitrification system and cytochrome c oxidase (CcO) in the respiration chain. Enzyme reactions at the both systems were monitored by electrochemical vibrational spectroscopic measurements.
    At the cNOR system, the orientation of the fixed enzymes were controlled by changing the ratio of end groups and chain lengths of the self-assembled monolayer on the electrode surfaces. Furthermore, the more stable BLMs were constructed, enabling us to observe the intermediate NO vibrational bands during the reaction. At the CcO system, the effect of the adsorption of cytochrome c on CcO was evaluated.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 19H02664
  • Surface-sensitve spectro-electrochemistry on metalloenzyme electrodes
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    Apr. 2016 - Mar. 2019
    KATO MASARU; Yagi Ichizo; Tosha Takehiko
    In this work, we prepared gold electrodes that are active to surface-enhanced infrared absorption (SEIRA) spectroscopy and immobilized a nitric oxide reductase (NOR), which is a trans-membrane metalloenzyme and selectively catalyzes the reduction of nitric oxide (NO) to nitrous oxide (N2O). The NOR electrode showed the electro-catalytic NO reduction activity, indicating that the enzyme was active even on the gold electrode. We also performed SEIRA spectroscopy of the NOR electrode under potential control using carbon monoxide as a vibrational probe. Potential-dependent SEIRA spectra allowed us to determine the redox potentials of the heme and non-heme iron cofactors, which serve as the active site, and then gained the mechanistic insights into the enzymatic NO reduction.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), Hokkaido University, Coinvestigator, 16K20882
  • Development of Serface-enhanced Tera-heltz Raman Scattering Microscope to Monitor Electrocatalytic Reactions
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
    01 Apr. 2015 - 31 Mar. 2017
    Yagi Ichizo
    In the present study, the combination between THz-Raman and surface enhanced Raman scattering (SERS) is applied to monitor the oxygen reduction reaction (ORR) at fuel cell cathode and electrocatalytic reactions at protein- or enzyme-modified electrodes. After the careful selection of laser source and ultra-narrow band notch filter, He-Ne laser and the combination of commercial 90/10 beam splitter and Bragg grate notch filter (BNF) were selected and introduced to the home-made Raman microscope, resulting in the construction of THz Raman microscope.
    To estimate the possibility to observe the phonon in the nanostructures which will change during electrode reactions, gold nanoclusters were measured by THz Raman microscope and clear phonon bands depending on the cluster shape were observed.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Hokkaido University, 15K13612
  • Sensitive Vibrational Spectroscopy of Electrocatalysts using Long-Range Surface Plasmon
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2012 - 2014
    YAGI Ichizo
    Highly active electrocatalysts such as platinum (Pt) and palladium (Pd) have poor plasmonic activity, resulting in the difficulty to probe electrochemical reactions by surface enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy. In this study, we have achieved in situ SERS measurements of adsorbed molecules at Pt electrode surfaces by excitation of long range surface plasmon (LRSP) and surface plasmon standing wave coupled with "whispering gallery" modes induced in plasmonic crystalline structures. We have established evaluation platform to develop more active electrocatalysts based on surface vibrational spectroscopy.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 24550002
  • 界面反応計測に最適なプラズモニック結晶型基板の開発と赤外領域への拡張
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2009 - 2010
    八木 一三
    電気化学環境下、特に腐食が起こりやすい酸性で貴電位印加状態、において安定な分光信号増強能を有する分光電気化学基板の製作を検討し,プラズモニック結晶基板のデザインとその評価を試みた。具体的には燃料電池電極触媒表面における反応の原子・分子レベルでの解析を目指している。当初、逆ピラミッドピット型プラズモニック結晶により、表面増強ラマン散乱(SERS)活性な基板を製作し、単分子層レベルの感度を有することを示すことができたが、白金を用いたSERS活性基板の構築には至っていない。そこで、表面プラズモンポラリトン(SPP)の伝搬長が白金では非常に短いことを考慮し、金表面のSPPを白金に集約し、白金表面での増強を実現することを検討した。そのためにポリスチレン(PS)球を鋳型とする球状セグメントボイド(SSV)型のプラズモニック結晶を製作することにした。ラピッドコンベクションデポジション法により、金平面基板表面に直径600nmのPS球単粒子層を構築し、その隙間を金メッキにより埋めることで種々の深さを有するAu-SSV基板を製作した。引き続きPS球を保持したまま、Pt電析を行うことでAuボイドの上部にPtリムを構築した。Ptリムの有無やプローブ分子の導入法を変えながらラマン信号計測を行うことで、Auボイド内のSPPをPtリムに集約できることを明らかにした。一方、プラズモニック結晶構造の裏面から赤...
    文部科学省, 特定領域研究, 独立行政法人産業技術総合研究所, Principal investigator, Competitive research funding, 21020040
  • Development of Plasmonic Crystalline Substrates to Monitor Electrochemical Reactions
    Grants-in-Aid for Scientific Research(特定領域研究)
    2008 - 2008
    Ichizo YAGI
    本研究では、数十年に亘って未解明なままである燃料電池電極表面で起こる反応機構を明らかにするため、表面に生じる反応中間体の濃度を高速で追跡することが可能な分光計測ツールを開発することを目的としている。そのため、高感度・高速で、かつ表面構造が規定された反応場で利用できる必要がある。今年度は、分子検出に用いる分光信号を増強するために、試料電極表面にマイクロメートルスケールの凹みを形成することで高感度化が可能であることを実証した。
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 特定領域研究, 独立行政法人産業技術総合研究所, Principal investigator, Competitive research funding, 20043038
  • 界面のキラリティを捉える非線形顕微分光の開発
    2004 - 2007
    八木 一三
    生体分子が不斉(キラル)であることは良く知られています。最近、極微量の分子が界面に自己組織的に集合して形成されるキラル界面とそれに基づく分子認識能が重視されつつあります。しかし、キラル界面を評価できる汎用ツールは存在しません。現在最も高感度なキラル分光法は、和周波発生(SFG)法でありキラル液体の評価が実現されています。本研究ではSFG分光計を基に、キラル界面を評価するための高感度化を図ると同時に、局所的なキラリティをも検出可能な顕微分光化を目指します。
    科学技術振興機構, 戦略的な研究開発の推進/戦略的創造研究推進事業/さきがけ, 07051326
  • 時間分解可視ポンプ-赤外プローブ分光法による固/液界面電子移動ダイナミクス
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2005 - 2006
    八木 一三; 野口 秀典
    本年度は主として、均一系であるRu三核錯体およびプルシアンブルーナノ粒子の光励起振動ダイナミクスの計測と光励起時間分解和周波発生分光系の構築に注力した。Ru三核錯体の光励起振動ダイナミクス計測については、これまでよりもより高い時間分解測定を行ったところ、従来観測されていた配位COのホットバンド(本来の吸収バンドと比較して若干低波数側に観測されていた)は、最初から低波数側に現れるのではなく、まずバンドの広がりが認められ、数百フェムト秒以内に波数シフトを示していることがわかった。これは、以前報告されている、Ru単結晶表面に吸着したCO分子の光パルス照射後のフォノン変換現象と酷似しており、おそらく三核といえどもRu30格子内でフォノンの生成が起こっているためと考えられる。また、プルシアンブルー(PB)ナノ粒子については、PBの電荷移動バンドを励起した際に、生成する緩和した双安定状態と目される、近赤外領域の吸収と、中赤外領域の吸収バンドが明確に観測された。この吸収バンドの時間分解応答は、以前報告されている、水溶性のPBコロイドと比較して遙かに長寿命であり、ナノサイズ化の影響が明確に観測されたと考えられる。一方、時間分解光励起和周波発生(SFG)分光システムの構築については、現在、ようやく可視-赤外SFG測定が可能になった段階であり、新たにポンプ光のラインを増設することができたが、ポン...
    文部科学省, 特定領域研究, 北海道大学->独立行政法人産業技術総合研究所, Principal investigator, Competitive research funding, 17029002
  • 金属ナノ粒子積層電極の電気化学的修飾とその(光)電極触媒活性
    科学研究費補助金(若手研究(B))
    2005 - 2006
    八木 一三
    本年度は、種々のポリマーを鋳型とする白金または金ナノ粒子を電極表面に固定するための最適な組み合わせを明らかにすることに注力した。具体的には、ポリアクリル酸(PAA)のようなポリアニオンを鋳型として調製した白金ナノ粒子、ポリエチレンイミン(PEI)のようなポリカチオンを鋳型として調製した白金ナノ粒子、ならびにポリビニルピロリドン(PVP)に代表される中性のポリマーを鋳型とする白金ナノ粒子および金ナノ粒子を、対応するポリマーとの交互積層を行った。白金ナノ粒子を交互積層した場合には、電気化学測定により、積層数に対する水素吸脱着波の変化から、担持できた白金量を見積もるとともに、酸素還元活性を評価した。一方、金ナノ粒子の場合には、透明基板を用いて、吸光度変化から積層量を評価した。いずれの場合も、10層目あたりから、積層回数と実際の積層量との相関が線形からずれ、表面が次第にラフネスを増大させていくことがわかった。ただし、その度合いには対ポリマーの分子量や構造、親・疎水性にかなり影響を受けることもわかった。また、基板の種類に応じて、前処理を行うことが、安定した積層を行う上で、有用であることもわかってきた。以上の結果については、より系統的な研究の必要性がある。一方、さらに実際の電極触媒研究と関連づけるために、白金ナノ粒子を担持した触媒粒子の表面をポリマーで処理し、その表面電荷を利用して、サブ...
    文部科学省, 若手研究(B), 北海道大学->独立行政法人産業技術総合研究所, Principal investigator, Competitive research funding, 17750115
  • フェムト秒可視ポンプ-赤外プローブ分光法による固/液界面電子移動ダイナミクス
    科学研究費補助金(特定領域研究)
    2002 - 2002
    八木 一三; 魚崎 浩平
    本研究では、波長可変(紫外・可視:300〜790nm、赤外:2.4〜11μm)超短パルス(〜100fs)レーザーと電気化学測定を組み合わせた超高速分光システムを用い、Si、TiO_2、GaAsなどの半導体電極の光電子移動ダイナミクスを追跡した。本年度の研究成果は以下の通りである。1.可視光ポンプ-中赤外(吸収)プローブ画定によるCdS_XSe_<1-X>超微粒子ドープガラスにおける光生成キャリヤーダイナミクス:本年度は4種類のCdS_XSe_<1-X>超微粒子ドープガラスについてキャリヤーダイナミクス測定を行った。サブピコ秒で減衰する速い成分とそれに続くピコ秒で減衰する遅い成分が観測されている。これまでの研究によって各成分は帰属されており、速い成分は正孔トラッピング、遅い成分は電子トラッピングに対応する。これらの結果から、ガラスマトリクス中における超微粒子の光励起キャリヤーダイナミクスが観測可能であることが示された。2.表面和周波発生法を用いたTiO_2表面における吸着分子の振動分光:表面反応の詳細を理解するためには実際に反応が起こる条件で対象を観察することが重要であり、真空を必要としないSFG分光測定はこの目的に最適な手法である。本研究では二酸化チタン上におけるアルコール分子の吸着構造の評価を行った。試料にはTiO_2微粒子の希釈水溶液をスピンコートして作製した膜とゾル-ゲ...
    文部科学省, 特定領域研究, 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 14050002
  • プロチウム導入による機能性ダイヤモンド電極の電気化学特性制御
    科学研究費補助金(特定領域研究(A))
    2000 - 2000
    八木 一三; 武田 定; 魚崎 浩平
    硼素をドープした導電性ダイヤモンド電極は、きわめて広い電位窓と微小な残余電流を有し、しかも酸化還元種に対する応答が良いという特異的に優れた電極材である。ダイヤモンド表面の終端水素や表面近傍に存在する原子状水素の存在が表面の伝導性や電子放出能に大きく影響することが示唆されているが、ダイヤモンド内に局在する水素原子がどのような電子状態を形成しているか、あるいはどのような機構でダイヤモンド表面特性を変えるのか、という点については、完全な理解には至っていない。本研究では、ダイヤモンド薄膜表面及び表面近傍層における原子状水素の濃度を直接決定すると同時に、薄膜の電気化学特性・光電気化学特性との相関を細部まで調べ、水素が及ぼす影響を定量的に評価した。ダイヤモンド電極表面の原子状水素濃度を測定する手法としては、電子線励起脱離(ESD)と飛行時間型質量分析装置(TOF-MASS)を利用した走査型水素顕微鏡により表面層に局在する水素原子を検出・画像化した。測定はプラズマアシストCVD成長後のAs-Grown試料、アノード酸化処理を行った試料、および重水素化した硫酸の重水溶液中で重水素発生を行った試料について行った。各試料のESD-TOF-Massスペクトルから、As-Grown表面と比較すると、電解処理表面(重水素発生・アノード酸化処理の双方)で明らかに酸素の存在量の増大ならびに酸素の状態の変化...
    文部科学省, 特定領域研究(A), 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 12022202
  • 導電性ダイヤモンド薄膜における電気化学的選択性の発現と光電気化学ダイナミクス
    科学研究費補助金(奨励研究(A))
    1999 - 2000
    八木 一三
    本研究では、ボロンドープダイヤモンド電極の陽極酸化などによるドーパミン/アスコルビン酸系への電気化学的選択性発現機構等を電気化学的・光電気化学的なアプローチにより明らかにすることを目的としている。ダイヤモンド電極における電気化学的選択性の発現においては、表面水素終端を置き換えて生成される酸素終端が非常に重要な役割を担っていることが、XPS、電気化学測定などにより明らかになった。特に、酸素終端化処理法により、その影響が異なってくることもわかってきた。酸素プラズマ処理は、その中でも最も表面への影響が大きく、陽極酸化処理よりも顕著な電気化学的選択性、すなわち特定の酸化還元種に対する電子移動速度の低下が観測された。さらに表面カルボニル基と選択的に反応するDNPH分子により修飾を行ったところ、電子移動速度が劇的に変化したことから、カルボニル基の存在が大きく効いていることがわかった。また、光電気化学ダイナミクスの測定においても、酸素プラズマ処理により、光電流の減衰が早くなり、長波長域でも光電流が観測されることがわかった。この事実は、酸素プラズマ処理によりダイヤモンド表面が酸素終端化されるのみならず、欠陥の生成や、準表面領域における水素放出が引き起こされていることを示唆している。したがって表面および表面近傍に存在する水素の影響を定量的に評価する必要がある。
    文部科学省, 奨励研究(A), 東京大学->北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 11740383
  • Photoelectrochemical Reduction of CD_2 using Diamond Electrode
    Grants-in-Aid for Scientific Research(基盤研究(B))
    1998 - 2000
    Akira FUJISHIMA; 八木 一三
    Environmental problems such as global warming are very serious problems under the recent social situation and recycling of the exhausted carbon dioxide is the very urgent challenge. We are attempting to apply electrochemical methods to the recycling of carbon dioxide. We pay most attention to photoelectrochemical reduction using Diamond electrodes, and are developing a whole system which can make the useful products, such as ethylene or alcohol. Diamond has been using as cutting implement or heat sink due to its physical hardness or high heat conductivity. Now diamond is considered as a nex...
    Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 基盤研究(B), 東京大学, Coinvestigator not use grants, Competitive research funding, 10480142
  • ダイヤモンド単結晶電極の創製とその光電気化学ダイナミクス
    科学研究費補助金(特定領域研究(A))
    1999 - 1999
    八木 一三
    本研究においては、導電性単結晶薄膜の成長を試み、単結晶を用いてダイヤモンド電極が本来共有する電気化学及び光電気化学特性の評価を目的としている。ここでは、人工合成ダイヤモンド単結晶基板上に導電性ダイヤモンド薄膜を作製するホモエピタキシャル成長の結果について報告する。ダイヤモンド薄膜の成長はマイクロ波プラズマCVD法により行った。基板にオフ角度をつけることにより基板上のステップ幅が基板表面に入射した炭素前駆体の拡散長より短くなり、ステップフロー成長が起こりやすくなった。結果として成長膜は平坦な単結晶(100)面であることがわかった。得られた薄膜は結晶粒界、sp^2炭素が少なく、(100)面が揃っているので、従来の多結晶薄膜に比べてより詳細にダイヤモンド電極の電気化学特性が評価できる。硝酸溶液中におけるサイクリックボルタモグラムでは、水素発生・酵素発生電流の立ち上がりがそれぞれカソード・アノード方向にシフトした。単結晶表面の抵抗率が多結晶のそれよりも高いことから、ボロンドープ量が低く、irドロップのために水素・酵素過電圧が大きいものと考えた。実際、ボロン導入が起こりやすい(111)電極では電位窓が多結晶電極とほぼ同程度のCVが報告されている。しかしながら、電解質溶液中にヘキサシアノ鉄錯体やヘキサアンミンルテニウム錯体などの一電子酸化還元種を導入した場合、多結晶電極と殆ど変わらない準...
    文部科学省, 特定領域研究(A), 東京大学->北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 11118220
  • グラファイト様B/C/N半導体電極の光電気化学
    科学研究費補助金(特定領域研究(A))
    1999 - 1999
    八木 一三; 藤嶋 昭
    B/C/N化合物の作製には、プラズマ化学気相成長(PCVD)装置を使用した。合成温度を比較的抑えることで、グラッシーカーボン様構造を得ることができると予想された。B/C/N化合物を合成する基板としては、Si基板を主として用いた。作製したBCN化合物の評価は、構造評価ならびに組成分析を併用した。作製時に各各の元素の組成比を変え、作製した薄膜の組成比と比較し、次回の反応条件にフィードバックした。導電性評価は、4探針プローブを用いて測定し、電気化学特性は、主として電位窓の大きさ、酸化還元種に対するレスポンスをサイクリックボルタンメトリー法により評価した。成膜条件を最適化するために、多くのパラメータを変えて成膜を行ったが、ステージ高さと溶媒タンクバブリング用のガス流量・組成が最も影響が高かった。液相ボロン濃度20000ppmで作製した膜ではアモルファスsp^3が増大しており、ボロン導入量が増大した。得られたB,N-ドープダイヤモンド電極のNa_2SO_4電解質溶液中で得られたサイクリックボルタモグラム(CV)では、どちらも4Vに達する非常に広い電位窓を示した。ボロンのみをドープしたダイヤモンド電極については、これまでに報告されている最大の値でも3.5V程度であり、ダイヤモンド結晶のクオリティが低いほどその電位窓が狭くなるという認識が一般化している。この事実を加味すれば、B,N-同時ド...
    文部科学省, 特定領域研究(A), 東京大学->北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 11124211
  • 異種基板上へのダイヤモンド単結晶電極の創製とその光電気化学特性評価
    科学研究費補助金(特定領域研究(A))
    1998 - 1998
    八木 一三
    近年ダイヤモンドは、その化学的安定性やホウ素のドーピングによる導電性から電気化学においてHOPGやグラッシーカーボンなどのsp^2炭素材料に次ぐ新規の炭素電極材料として注目され始めてきた。これまでの研究では多結晶薄膜が用いられ、sp^2炭素、結晶粒界等の存在、面が揃っていない、等の多結晶膜の特徴がどのように電気化学特性に影響しているのか明らかにされてこなかった。ダイヤモンド電極の真の電気化学特性を明らかにするためには、白金などの貴金属電極の場合と同様、単結晶電極を用い、原子レベルで制御された表面を用いる必要がある。そこで、本研究においては、導電性単結晶薄膜の成長を試み、単結晶を用いてダイヤモンド電極が本来有する電気化学及び光電気化学特性の評価を目的としている。ダイヤモンド薄膜の成長はマイクロ波プラズマCVD法により行った。基板として人工合成単結晶ダイヤモンドの(100)面を用い、成長前に表面を(100)面に対して[110]方向に約4度傾けて再研磨したものを用いた。ヘテロエピタキシャル成長の場合は、火炎溶融法で作製したPt(111)単結晶を基板とした。ダイヤモンド基板上への成長膜は平坦な単結晶(100)面であることがわかった。基板にオフ角度をつけることにより基板上のステップ幅が基板表面に入射した炭素前駆体の拡散長より短くなり、ステップフロー成長が起こりやすくなったと考えられる。...
    文部科学省, 特定領域研究(A), 東京大学, Principal investigator, Competitive research funding, 10131217
  • 固液界面における超高速ダイナミクスの追跡
    Competitive research funding
  • 非線形分光法による電極表面反応の追跡
    Competitive research funding
  • ダイヤモンド電極の電気化学特性
    Competitive research funding
  • Ultrafast dynamics at solid/liquid interfaces
    Competitive research funding
  • Monitoring of the Electrochemical Reactions by Nonlinear Optics.
    Competitive research funding
  • Electrochemical Properties of Diamond Electrode
    Competitive research funding
■ Industrial Property Rights
  • 電極触媒及びその製造方法並びに燃料電池
    Patent right, 八木一三; 加藤優; 加藤優太, 三井金属鉱業株式会社
    特願2023-058701, 31 Mar. 2023
    特開2024-14606, 15 Oct. 2024
  • 自立メソポーラスカーボン薄膜。
    Patent right, 君島 堅一; 八木 一三; 林 灯, 独立行政法人産業技術総合研究所
    特願2008-067013, 17 Mar. 2008
    特開2009-221050, 01 Oct. 2009
    特許第5046122号
    27 Jul. 2012
    201303051518701900
  • 自立メソポーラスカーボン薄膜。
    Patent right, 君島 堅一; 八木 一三; 林 灯, 独立行政法人産業技術総合研究所
    特願2008-067013, 17 Mar. 2008
    特開2009-221050, 01 Oct. 2009
    200903055939166623
  • 燃料電池用電極触媒およびこれを用いた燃料電池
    Patent right, 林 灯; 八木 一三; 君島 堅一, 独立行政法人産業技術総合研究所
    JP2008051406, 30 Jan. 2008
    WO2008-093731, 07 Aug. 2008
    201003079717811943
  • 非線形光学材料およびその製造方法
    Patent right, 小島 秀子; 八木 一三; 魚崎 浩平, 科学技術振興事業団
    特願2002-103075, 04 Apr. 2002
    特開2003-295240, 15 Oct. 2003
    200903046611772578