「半導体光触媒」という言葉は、光触媒研究の初期(1970年代)に、光によって電子が動く現象を説明するための便宜的な表現として広まりました。当時は、この表現が学生・研究者・企業にとって最もわかりやすく、研究分類や補助金制度、学会名称にも採用されたことで、そのまま慣習的に使われ続けています。
しかし現在では、
純粋な酸化チタンは本来「絶縁体」であること
半導体であるかどうかは光触媒としての働きと必ずしも関係しないこと
光触媒は材料の“分類名”ではなく、“現象を表す言葉”であること
が分かってきており、研究分野では用語の見直しが進んでいます。
そのため、「半導体光触媒」という表現は、現在の科学的理解を正確に反映した言葉ではなく、歴史的背景によって残っている用語とされています。
光触媒材料に関する文献や制度文書の中には、
「半導体光触媒(Semiconductor Photocatalyst)」という表現が現在も使用されています。
これは、光触媒研究が始まった1970年代に、光照射による電子励起現象を説明するための便宜的分類として導入された背景があります。
当時は、酸化チタン(TiO₂)の反応挙動が半導体物性モデルと類似していたため、
教育・研究普及・制度設計の観点から、この呼称が広く採用されました。
その後の材料科学・表面化学・物性物理学の研究により、次の点が明らかになっています:
純粋な酸化チタンは広バンドギャップの絶縁体であり、半導体として分類されないこと
半導体的挙動は主に、酸素欠陥(Ti³⁺)や表面不整、ドーピング元素の存在などに依存すること
光触媒作用は、材料分類ではなく光によって化学反応速度が変化する現象であること
(IUPAC Gold Book定義)
これらの知見から、近年では国際学会・論文レビュー等において、光触媒と半導体物性を同一視する表現は再検討対象となっています。
現在も行政文書・学会名称・研究助成区分等に「半導体光触媒」という語が残っているのは、
科学的結論によるものではなく、
過去の制度設計
書類体系・分類体系
技術普及および教育的慣習
といった社会的・運用的要因が大きいと考えられます。
したがって本用語は、現段階では公式分類名称として残存しているものの、科学的定義としては必ずしも適合しない表現という位置付けが適切です。
「半導体光触媒」は、光触媒研究黎明期の便宜的呼称であり、
光触媒材料の本質的分類用語としては正確性に課題がある。
光触媒は材料の種類ではなく、“光による触媒反応現象”を指す概念である。
今後、新しい材料体系や反応機構が進展する中で、
用語整理と体系化は引き続き検討すべき課題となります。
東京大学・藤嶋昭 氏と本多健一 氏が発表した論文:
“Electrochemical Photolysis of Water using TiO₂ electrode” (Nature, 1972)
ここで TiO₂ 電極に光が当たることで水が分解する現象が発見されました。
この現象は本来、**光電気化学反応(PEC reaction)**ですが、
当時の研究者の間では簡略化され、
「光 → 電子が動く →反応が起きる →半導体みたいだ」
と解釈されました。
➡ ここが最初の認識ミスです。
本来の現象は光触媒ではなく、
**“光を受けた半導体電極による電気化学反応”**です。
1970年代は世界的に半導体革命の時代で、
シリコン
ゲルマニウム
ガリウム砒素
などの研究が爆発的に伸び、日本の理工学界でも中心テーマでした。
そのため、研究者の頭の中には常に **「電子が動く現象=半導体モデルで説明する」**という思考が定着していました。
➡ 光触媒を「半導体モデルに押し込む」のが都合が良かったのです。
当時は、
表面反応
欠陥電子
酸素吸着
ラジカル生成
といった表面化学・量子状態の理解が不十分でした。
そのため、現象中心の仮説モデルとして
「光 → 電子・正孔 → 半導体理論で説明できる」
という説明が選ばれました。
➡ 精密な科学モデルではなく、“暫定説明”だったのです。
研究者の間だけでなく:
企業
大学講義
新聞・展示会
高校教科書
に普及させる必要がありました。
そのため、当時の研究推進側は
「酸化チタンは光が当たると半導体として働く」
というキャッチコピー型説明を採用しました。
➡ これがそのまま流通用語として固定されました。
1970年代の流れをまとめると:
| 要因 | 内容 | 結果 |
|---|---|---|
| 大発見(本多・藤嶋効果) | PEC現象なのに光触媒研究の出発点に | モデルが混同された |
| 半導体ブーム | 研究者の思考が半導体基準だった | “半導体光触媒”が自然化 |
| 理論未成熟 | 表面化学の解析技術が不足 | 暫定仮説が正式扱い |
| 普及戦略 | 教育しやすい単純化表現が採用 | 用語だけが永久化 |
最新のレビューではこう整理され始めています:
「半導体光触媒」という言葉は、研究初期の暫定モデルに基づく歴史的呼称であり、
科学的本質を正確に示す用語ではない。
つまり——
📌 誤りから始まったのではなく、暫定説明がそのまま固定化された。
📌 今は修正段階にある過渡期。