2013 Fiscal Year Research-status Report
金属ナノ粒子と機能性錯体からなる光電流増強ナノ界面の構築
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25810033
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
金井塚 勝彦 山形大学, 理学部, 助教 (50457438)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 再生可能エネルギー / 金属微粒子 / 錯体 / ボトムアップ |
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| Research Abstract |
光を電子の流れに変換するデバイスには，光電変換素子や撮像素子が知られているが，その微細化・高効率化は化学のボトムアップにおいて重要な課題である．本プロジェクトでは，光吸収した金属微粒子がプラズモン現象を発現することに着目し，その微粒子近傍に生じる増強電場を利用した光電流増強効果の研究を電極上で展開する．
初年度は，ポルフィリンやトリスビピリジン―ルテニウム錯体および８ナノメートル程度の銀ナノ粒子溶液への電極浸漬法を用いることで，化学構造および分子配向の制御された機能性複合ナノ界面を作製し，モルフォロジー（原子間力顕微鏡），物性（電気化学・光電気化学・電子スペクトル）の評価を行った．
ポルフィリンと銀ナノ粒子の結合距離を変化させた場合に，光電流発生効率が距離とどのような関係があるかを調査するために，アルキル鎖長の異なる３種類のポルフィリン誘導体を合成した．透明電極上に化学結合を介して末端にチオール残基を有する分子を固定化し，その上にアルキルアミンで保護された銀ナノ粒子を固定化した．粒子の密度は原子間力顕微鏡観察により評価し，銀ナノ粒子が電極上に密に配列していることを確認した．さらにこの銀ナノ粒子表面に，先に合成した３種類のポルフィリン誘導体をカルボキシ基を介して固定した．ポルフィリン誘導体の存在は，電子スペクトルと電気化学測定により評価した．これら３種類の銀ナノ粒子とポルフィリン誘導体からなる複合系において，安定したカソード電流が観測された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度の目的であった銀ナノ粒子とポルフィリン誘導体からなる複合界面の構築を達成し，安定した光電流発生システムを実現した．当プロジェクトに関わる学生が当該分野の研究成果を学会発表し、ポスター賞を受賞した．また、データにも再現性があり、論文執筆を開始できる段階になった．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、アルキル鎖長の異なる３種類の銀ナノ粒子とポルフィリン誘導体からなる複合系において，どの電極において光電流発生効率が高いのかを調査し，その理由を明らかにする．また，結合をもたないポルフィリン誘導体を同様の手法で電極に固定し，光電流発生効率についての相関を明らかにする．同時に，ポルフィリン誘導体をルテニウム錯体系に当てはめたときに，光電流発生効率の増強が観測されるかどうか調査し，これらの成果を論文にまとめる．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究代表者の実験室の真上の部屋から出火し、消防による放水の影響で階下にある研究代表者の実験室が水浸しになり、実験室の清掃ならびに装置修理等の対応でかなりの時間を取られ、研究ができない期間があったため。
学生アルバイト等研究補助を充実させ、人件費、試薬、物品費の増大を図る。また、情報収集や学会発表の機会を増やす。
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