2023年11月17日に城南高校の高校生6名が理工学部電気工学科の貞方先生にロッシェル塩を用いた圧電素子に関する実験についてアドバイスを貰いに来られました。

圧電素子は、力（圧力）を加えることで電圧を発生（圧電効果）したり、逆に電圧を加えることで変形（逆圧電効果）したりするデバイスです。マイクやスピーカなどに応用されています。

貞方先生の専門は有機材料を用いた有機半導体デバイスの作製と評価です。有機化学と電気の関係性や有機分子が持つ多様の可能性について紹介したのちにロッシェル塩について説明を行いました。ロッシェル塩は、古くは、ワインの中に析出する結晶として有名です。酒石酸カリウムが結晶化したものがワインのコルクに付着しています。圧電素子には酒石酸ナトリウムが主に用いられています。

ロッシェル塩を用いた圧電素子を作るために、結晶を作る必要があります。結晶成長について、どの様な条件で実験すると良いか、実際に作成したロッシェル塩結晶を見せながら説明を行いました。次に、結晶に対して適当な位置に2対の電極を取り付けても上手く圧電素子として動作しません。結晶面を意識して2対の電極を設ける必要があります。高校生が行った試料作製方法をお聞きしたところ、結晶面を考えずに電極を取り付けていたといわれていました。したがって、次トライする時には、成長したロッシェル塩結晶をよく観察して、電極を取り付ける面を考えてみると良いとアドバイスしました。

PZTという材料で作製された圧電素子(ピエゾ素子)を使用して、圧電素子に衝撃を与えた時の過渡的な電圧波形の観測のやり方をオシロスコープを用いて教えました。高校生は、圧電素子に振動を与えて、電気を発電する方法も検討しており、振動を与えて得られる電圧は交流となるため、直流に直す回路が必要なことを教えました。

最後に、貞方先生の実験室を見学しました。光を照射すると電気を作り出す有機分子を用いた有機太陽電池や電流を流すと発光する有機EL素子などを見せて紹介しました。