東北大学と東京大学は，低温で高活性な酸素キャリア材料の反応機序をNanoTerasuを用いた軟X線吸収分光により解明した（ニュースリリース）。
研究で用いた酸素キャリア材料は，流通式超臨界水熱合成法により開発，約3nmの超微細CeO2粒子にMnをドープしたもの。この手法により得られた材料は300℃以下程度の低温領域でも，酸素の活性が高く酸化還元反応が容易に起こるということが明らかとなった。しかし，その特性については粒径やMnのドープ量などでは説明することができなかった。
研究グループはNanoTerasuのBL7Uで軟X線吸収分光を行なうことによって，高い活性（酸素貯蔵放出能）が見られたナノ粒子については，ドープされたMnの化学状態が2価となっている特殊な状態であることを明らかにした。
Mnが2価で存在することにより，周囲の酸素が脱離しやすくなり，高い酸素貯蔵放出能につながったと考えられるという。このような化学状態でドープされたCeO2系材料はこれまでに報告例がなく，酸素キャリア材料の設計に新たな可能性をもたらす画期的な発見だとしている。
この成果は，低温で高い活性を示す酸素キャリアの特性の起源を解明したもので，今後の酸素キャリアの高性能化につながるもの。低温で利用可能な酸素キャリアが得られれば，従来800℃以上で行なわれていたケミカルループ反応を大幅に低温化し，これにより，CO2排出量の大幅削減と水素生成を実現する化学プロセスの開発が加速することが期待されるという。
軟X線分光は材料の化学状態の微細な変化を捉えることが可能なため，これまでプロセス―構造―物性相関が不明であったような系においてもその構造的特徴を電子論的な観点で詳細に明らかにすることで，プロセス開発および材料開発を促進することが期待されるとしている。
