【岡山大学】二次元半導体ナノネットワーク構造の合成法開発に成功～次世代の水素発生触媒の応用に期待～

2025（令和7）年 12月 31日国立大学法人岡山大学

•研究グループ独自のユニークな手法により、半導体材料の遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）のデンドライトと呼ばれるナノスケールのネットワーク構造の合成に成功しました。•単層TMDCと成長基板の界面を化学反応場とするナノリアクタを用いることで、ナノスケールのデンドライト構造の合成に成功しました。•この手法の開発により、従来の貴金属フリーの水素発生触媒の発展に大きく寄与します。

研究グループ独自のユニークな手法により、半導体材料の遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）のデンドライトと呼ばれるナノスケールのネットワーク構造の合成に成功しました。

単層TMDCと成長基板の界面を化学反応場とするナノリアクタを用いることで、ナノスケールのデンドライト構造の合成に成功しました。

この手法の開発により、従来の貴金属フリーの水素発生触媒の発展に大きく寄与します。

国立大学法人岡山大学（本部：岡山市北区、学長：那須保友）の学術研究院環境生命自然科学学域の鈴木弘朗研究准教授と名古屋工業大学物理工学類の平田海斗助教、名古屋大学大学院工学研究科・金沢大学ナノ生命科学研究所（WPI-NanoLSI）の高橋康史教授、名古屋大学大学院工学研究科の徳永智春准教授、慶応義塾大学理工学部物理学科の藤井瞬助教、福岡工業大学の三澤賢明准教授の研究グループは、原子レベルに薄い半導体材料（遷移金属ダイカルコゲナイド、TMDC：Transition Metal Dichalcogenide）と成長基板との間に形成されるナノスケール空間を用いて、TMDCのデンドライトと呼ばれるナノスケールのネットワーク構造の合成とその水素発生（HER：Hydrogen Evolution Reaction）触媒能の実証に成功しました。

この研究成果は、2025年12月4日に独国Wiley-VCH発行の学術雑誌「Small Structures」に掲載されました。

TMDCは原子3つ分の厚みの半導体特性を持つ二次元物質で、機械的柔軟性に加え、優れた電気・光学特性を持つことから、電子デバイスや電気化学分野への応用が期待されています。このような原子層物質をデンドライトと呼ばれるナノスケールのネットワーク構造にすることで、電気化学機能の向上が期待できます。

今回の研究では単層のTMDCナノリボンを合成するユニークな手法を提案しました。本研究は、今後次世代ナノスケール光電子デバイスの開発やエネルギー問題の解決に大きく寄与します。

図. (a,b) デンドライトが成長した単層WS2単結晶の光学顕微鏡像。(c-e) WS2デンドライトの高分解STEM像。(f) デンドライト成長箇所の断面STEM像。

さまざまなバックグラウンドをもつ研究者と協力することで、材料のポテンシャルを引き出すことができました。私たちだけでは気が付くことができなかった新しい発見をできたことが大変嬉しかったです。今後も学際的な研究を推進していきます。

◆研究資金本研究は、JSPS科研費（Grant No. JP25K01624, JP23K13633, JP24K00817, JP24H01197, JP24H01189, JP24H00478, JP24H01202, and JP24K17708）、JST創発的研究支援事業（Grant No. JPMJFR203K and JPMJFR245U）、JST ACT-X (Grant No. JPMJAX23DH）、松籟科学技術振興財団研究助成、ヒロセ財団研究助成、花王芸術・科学財団花王科学奨励賞、中部電気利用基礎研究振興財団研究助成、慶応大学次世代研究プロジェクト推進プログラム、文部科学省「マテリアル先端リサーチインフラ」事業（課題番号 JPMXP1225NU0058）、文部科学省世界トップレベル研究拠点プログラム（WPI）の支援を受けて実施しました。

◆詳しい研究内容について二次元半導体ナノネットワーク構造の合成法開発に成功～次世代の水素発生触媒の応用に期待～

・岡山大学学術研究院環境生命自然科学学域（工）ナノデバイス・材料物性学研究室https://hayashi-lab.org/

・岡山大学大学院環境生命自然科学研究科https://www.elst.okayama-u.ac.jp/・岡山大学工学部https://www.engr.okayama-u.ac.jp/

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◆本件お問い合わせ先岡山大学学術研究院環境生命自然科学学域（工）研究准教授　鈴木弘朗

〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス工学部3号館TEL：086-251-8133FAX：086-251-8133https://hayashi-lab.org/

名古屋工業大学物理工学類助教　平田海斗

TEL：052-735-5343名古屋大学大学院工学研究科、金沢大学ナノ生命科学研究所教授　高橋康史TEL：052-789-3307

FAX：052-789-3139名古屋大学大学院工学研究科准教授　徳永智春

＜岡山大学病院との連携等に関する件（製薬・医療機器企業関係者の方）＞岡山大学病院新医療研究開発センター〒700-8558 岡山県岡山市北区鹿田町2-5-1下記URLより該当する案件についてお問い合わせくださいhttp://shin-iryo.hospital.okayama-u.ac.jp/ph_company/

＜岡山大学病院との連携等に関する件（医療関係者・研究者の方）＞岡山大学病院研究推進課産学官連携推進担当〒700-8558 岡山県岡山市北区鹿田町2-5-1TEL：086-235-7983E-mail：ouh-csnw◎adm.okayama-u.ac.jp※ ◎を@に置き換えて下さいhttp://shin-iryo.hospital.okayama-u.ac.jp/medical/＜岡山大学の産学官連携などに関するお問い合わせ先＞岡山大学研究・イノベーション共創機構産学官連携本部〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1　岡山大学津島キャンパス本部棟1階TEL：086-251-8463E-mail：sangaku◎okayama-u.ac.jp※ ◎を@に置き換えて下さいhttps://www.orsd.okayama-u.ac.jp/

＜岡山大学の研究機器共用（コアファシリティ）などに関するお問い合わせ先＞岡山大学研究機器の共用の体制・整備等の強化促進に関するタスクフォース（略称：チーム共用）〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス本部棟1階TEL：086-251-8705FAX：086-251-7114E-mail：cfp◎okayama-u.ac.jp※ ◎を@に置き換えて下さいhttps://corefacility-potal.fsp.okayama-u.ac.jp/

＜岡山大学のスタートアップ・ベンチャーなどに関するお問い合わせ先＞

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〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス本部棟1階E-mail：start-up1◎adm.okayama-u.ac.jp※ ◎を@に置き換えて下さい

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国立大学法人岡山大学は、国連の「持続可能な開発目標（SDGs）」を支援しています。また、政府の第1回「ジャパンSDGsアワード」特別賞を受賞しています。地域中核・特色ある研究大学として共育共創を進める岡山大学にご期待ください

•岡山大学文部科学省「地域中核・特色ある研究大学強化促進事業（J-PEAKS）」に採択～地域と地球の未来を共創し、世界の革新の中核となる研究大学：岡山大学の実現を加速とともに世界に誇れる我が国の研究大学の山脈を築く～https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000001935.000072793.html

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