Development of Spatially Selective Visible Light Energy Conversion System

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K14496
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: MINAMIMOTO Hiro 神戸大学, 工学研究科, 講師 (80757279)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 光エネルギー変換 / 局在表面プラズモン / 光電気化学

Outline of Final Research Achievements

In this study, plasmonic cathode electrodes were prepared, comprising plasmonic nanostructures and p-type semiconductor electrodes, with the objective of elucidating the detailed charge transfer process on these interfaces. The utilization of multi-color response plasmonic nanostructures facilitated the observation of multi-photo response characteristics on the semiconductor electrodes. Furthermore, the absolute electrochemical potential of excited electrons was successfully estimated through photo-induced metal deposition reactions. Our findings have contributed valuable insights that may inform the advancement of future photoconversion systems.

Free Research Field

光電気化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでプラズモニック構造と半導体からなる光電変換電極の開発においては、金属ナノ構造や金属種を検討し、光変換効率がどの程度向上させるかを検証するというアプローチが主であり、反応に関与する励起種がいかなる電気化学電位を有しているか、という観点からの議論はなされていなかった。本研究では、これまで軽視されがちであったその因子に焦点を当て、実際にプラズモニック電極の、特にカソード系において励起電子の絶対電気化学電位を定量的に明らかにした点で学術的意義は大きい。また、持続可能な社会の実現に向けて、将来の光エネルギー変換デバイスの設計指針を提案したという点で、社会的意義も高い。