2019 Fiscal Year Annual Research Report
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16H02082
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
立間 徹 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90242247)
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2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | プラズモン共鳴 / ナノ材料 / 光電変換 / 光触媒 / 光機能材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々が提唱したプラズモン誘起電荷分離（PICS）現象は現在、全世界で広く研究されているが、その結果、機構などについて多くの混乱が生じ、それがPICSの学術的な理解と実用的利用を難しくしている。本研究ではこの状況を打開するため、その機構を解明し、PICSに相応しい応用を明らかにすることを目的としている。
これまでPICSについては、入射光のエネルギーを受け取った電子がn型半導体に注入される過程が注目され、主な研究対象となってきた。同時に生じる正孔の寄与についての指摘もあったが、実験的な裏付けは乏しい状態であった。しかし本研究において、前年度までに、正孔による銀の酸化溶解や酸化鉛の析出などにより、正孔の寄与が明らかになった。
本年度は、ピロールの酸化反応や金の酸化反応（配位子存在下での）についても並行して調べ、正孔放出機構と正電荷蓄積機構のいずれかが選択される理由の一つが、反応の電位であることが示唆された。
また、プラズモン共鳴を示す金ナノ粒子を電子輸送材料である酸化チタンと、正孔輸送材料とで挟み、後者の種類を変えることで、正孔放出の様相について調べた。その結果、従来は、上記のような構造を構築して光電流を流す場合、光によってナノ粒子中に生成した１つの電子-正孔対から、電子１つが電子輸送材へ、正孔1つが正孔輸送材へと注入されるという機構が考えられてきましたが、１つの電子-正孔対から1つの電子が電子輸送材へ、またもう１つの別な電子-正孔対から1つの正孔が正孔輸送材料へと注入されることが示された（余ったそれぞれの正孔と電子は、失活後に実質的に再結合すると考えられる）。このことから、電圧のアップコンバージョンなどが原理的に可能であることが示唆された。
そのほか、正孔放出過程の光ナノ加工への応用をさらに展開した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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