2015 Fiscal Year Annual Research 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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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
金井塚 勝彦 山形大学, 理学部, 准教授 (50457438)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 高効率太陽光発電材料・素子 / 可視化 / ナノ材料 / マイクロ・ナノデバイス / 二酸化炭素排出削減 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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．本研究では、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．光電流発生効率はアルキル鎖長に大きく依存する結果が得られた。このことから銀ナノ微粒子とポルフィリンはアルキル鎖長の短い分子で連結することが、高効率発電には重要であることがわかった。またルテニウム錯体においても官能基を用いることで銀ナノ微粒子と複合したヘテロ界面が構築できることを明らかとした。
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Research Products
(3 results)
