2014 Fiscal Year Annual Research Report
局在表面プラズモンの協力現象による高効率光熱電変換の原理開拓
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24654091
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
飯田 琢也 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10405350)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小菅 厚子 大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (30379143)
八木 俊介 大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (60452273)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 太陽光発電 / 光物性 / 熱工学 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度の代表者の異動のため、メインの成果の論文発表前の詰めの実験に関して遅延が生じたが、期間延長により滞りなく取組むことができた。特に、直径400 nmのプラスチックビーズ表面に直径約30 nmの金ナノ粒子をバインダー分子で自己組織的に高密度固定化した「球殻状金ナノ粒子集積構造体」を、可視光域で透過性が高く安価なPENフィルムに塗布した光熱変換フィルムを用いた実験に集中した。特に、ソーラーシミュレーターを用いて疑似太陽光をわずか１００秒間照射するだけで室温(２５℃)から約７０℃まで迅速に温度が上昇することを高い再現性で確認した。真夏の日中のアスファルトが２～３時間かけて２５℃から６０℃に温度が上昇することを考えれば、開発した光熱変換フィルムは圧倒的な迅速性を示している。またPENフィルムに塗布する材料として、球殻状銀ナノ粒子集積構造体、バラバラの金ナノ粒子を用いた場合や、何も表面に塗布しない場合(Ref(i))、市販の黒体テープを張り付けた場合(Ref(ii))等との比較も行ったが、前述の「球殻状金ナノ粒子集積構造体」を用いた光熱変換フィルムが最も高効率であった。さらに、熱電変換モジュールに実装した実験では各フィルムの熱変換特性を反映した出力が得られ、Ref(i)を用いた場合に比べて「球殻状金ナノ粒子集積構造体」を塗布した光熱変換フィルムの方が１ケタ近く出力が増大することも分かった[英国王立化学会の一流論文誌Nanoscaleに掲載]。このような顕著な成果に加えて、異種の金属ナノ粒子の混合系での自己組織化と光機能評価のための理論手法の基礎構築や、FDTD法を用いた理論解析による金属ナノ構造体のランダム配列構造による異常透過光の変調効果の解明など、本研究課題の目標である局在表面プラズモンの協力現象による高効率光熱電変換のための新原理開拓をさらに促進し得る成果も得られた。
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| Remarks |
【新聞・メディア発表】雑誌論文[Nanoscale 7, 7580 (2015)]に掲載された成果が日経産業新聞(2015/4/28)、月刊Smart House(2015/4/16)等にて紹介。
大学院生が国際会議でExcellent in Poster Award受賞[西村勇姿](2014/9/26、台湾)、Best Poster Award受賞[田村守](2014/7/18、フランス)。
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[Journal Article] A High Performance Photothermal Film with Spherical Shell-type Metallic Nanocomposites for Solar Thermoelectric Conversion2015
Author(s)
A.Kosuga*, Y.Yamamoto, M.Miyai, M.Matsuzawa, Y.Nishimura, S.Hidaka, K.Yamamoto, S.Tanaka, Y.Yamamoto, S.Tokonami, T.Iida*
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Journal Title
Nanoscale
Volume: 7
Pages: 7580-7584
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Bio-inspired selective assembling of plasmonic nanoparticles under designed light and fluctuations2014
Author(s)
T.Iida, M.Tamura, S.Hidaka, H.Hattori, T.Hamada, K.Nishida, S.Tokonami, T.Itoh, H.Yamauchi, H.Miyasaka, S.Ito
Organizer
The 25th IUPAC Symposium on Photochemistry
Place of Presentation
The Congress Center, Bordeaux, France
Year and Date
2014-07-13 – 2014-07-18
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[Presentation] Theory for Bio-inspired Optical Manipulation under Fluctuations2014
Author(s)
T. Iida, M. Tamura, S. Hidaka , H. Hattori , T. Hamada , K. Nishida , S. Tokonami, T. Itoh , H. Yamauhi , H. Miyasaka, S. Ito
Organizer
Optical Manipulation Conference'14 (OMC ’14)
Place of Presentation
Pacifico Yokohama
Year and Date
2014-04-22 – 2014-04-25
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