地球温暖化対策として、大気中のCO₂を回収して燃料などに再利用できれば一石二鳥ですが、それは簡単ではありません。

CO₂は非常に安定した分子で、エネルギーを大量に投入しなければ他の物質に生まれ変わりません。

植物は光合成でこの難題をやってのけますが、それは長い進化の賜物であり、人工的に同じことをしようとすると大きな技術的壁に突き当たります。

実際、これまでの人工光合成の試みでは、水を分解して水素燃料を作ったり、CO₂から一酸化炭素やギ酸といった比較的単純な分子を作ったりするのが精一杯でした。

よりエネルギー密度の高いエチレンのような炭素2つからなる炭化水素を直接作るのは「高い壁」だったのです。

その理由の一つは、複雑な炭化水素を生成する触媒が限られており、反応を進めるには0.5〜0.8ボルトもの高い余分な電圧が必要になることでした。

一方で太陽光を電気に変える半導体が生み出せる電圧はせいぜい0.7ボルト程度で、このギャップが大きな障壁となっていたのです。

その結果、光だけでCO₂から多炭素の燃料を作る試みはごく微量の生成に留まり、事実上達成されていませんでした。

では、研究者たちはこの難題をどうやって乗り越えたのでしょうか。

その鍵は、「ペロブスカイト」と「銅ナノフラワー」という異色の組み合わせにありました。

ペロブスカイトとは近年急速に注目を集めている新型の太陽電池素材で、高い光変換効率と電圧を発生できる特性があります。

実際、ペロブスカイト太陽電池はタンデム型で変換効率29.8％という高記録を達成しており、シリコンに代わる次世代太陽電池として期待されています。

原料が比較的安価なため大面積での応用もしやすく、人工葉システムのスケールアップにも有利です。

一方の銅ナノフラワーは、その名の通りナノスケールで花のような形状をした銅の粒子で、表面積が大きく触媒としての活性が非常に高いのが特徴です。