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2016 Fiscal Year Annual Research Report

ドレスト光子フォノンによる革新的人工光合成材料の開発

Research Project

Project/Area Number 26286022
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

八井 崇  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80505248)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 竹内 大輔  国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (10357402)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords近接場光 / 人工光合成
Outline of Annual Research Achievements

近接場光の持つ非一様性の特長を最大限に活用し、高効率に二酸化炭素を分解する材料開発を目指している。二酸化炭素の分解には波長160nm以下の深紫外光が必要となるため、分解が困難であり地球温暖化の大きな要因となっている。近年より長波長光での分解を行うために、可視光に吸収を持つRu-Re錯体が用いられている。この材料においてRuによって光を吸収し、Ruに励起された電子をReに渡すことで、二酸化炭素の還元を行う。本研究ではさらなる二酸化炭素還元効率向上を目指し、二酸化炭素還元を実証する前に、近接場光によって錯体の吸収スペクトルの長波長化が発生することを実証した。
具体的には、まず酸化亜鉛ナノ構造として、酸化亜鉛ナノ微粒子を作製した。次に、この酸化亜鉛ナノ微粒子に対してReビピリジン錯体(Re(bpy-COOH))を化学吸着させた。得られた材料に対して吸収スペクトルを測定したところ、酸化亜鉛ナノ微粒子がない場合と比較して吸収スペクトルが長波長シフトすることを確認した。さらに、酸化亜鉛ナノ微粒子の表面ナノ構造が多い微粒子において、より長波長シフトを確認したことから、吸収スペクトルの長波長シフトが近接場光による効果であることが確認できた。これは、近接場光によって励起可能となったRe錯体の中間準位を介した多段階遷移による効果であると推測される。
今回見られた錯体の吸収スペクトルの長波長化はRu-Re錯体とした場合でも同様の効果が得られると考えられることから、二酸化炭素還元の高効率化が期待される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

概要に記載の通り、ナノ構造の割合の多い構造体において、より強い近接場光効果を確認することができた。これらの結果は、近接場光の非一様性の理論より妥当な結果であり、今後より制御性の高い酸化亜鉛ナノロッドによってさらに強い近接場光効果を発生させるための構造作製に有益な情報を得ることができた。

Strategy for Future Research Activity

酸化亜鉛ナノロッド合成によって更なる近接場光効果の増大を狙うとともに、最終的な目標である二酸化炭素還元の最適化を目指す。また、酸化亜鉛中での電子励起の影響を明らかにするために、シリカ球など光吸収を伴わないナノ構造を用いた同様な実験を行うことで、近接場光効果の詳細を明らかにする。

Causes of Carryover

実験を予定したZnOナノロッドの合成装置が故障した。現在修理は完了し、次年度にナノロッドを作製して統計的なデータを取得し、質の高い研究としてまとめることが最善と考えたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

週一回勤務可能な組成分析担当者を雇用する。また、成果の集大成として国際会議、学術論文投稿など外部発表に関わる経費の使用を予定している。

  • Research Products

    (21 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] ウルム大学(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      ウルム大学
  • [Int'l Joint Research] RMIT University(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      RMIT University
  • [Int'l Joint Research] IS2M/パリ13大学/IRCELYON(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      IS2M/パリ13大学/IRCELYON
  • [Journal Article] Surface improvement of organic photo-resists through a near-field-dependent etching method2017

    • Author(s)
      F. J. Brandenburg, T. Okamoto, H. Saito, O. Soppera, and T. Yatsui
    • Journal Title

      Beilstein Journal of Nanotechnology

      Volume: 8 Pages: 784-788

    • DOI

      10.3762/bjnano.8.81

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Near-field assisted localization: Effect of size and filling factor of randomly distributed zinc oxide nanoneedles on multiple scattering and localization of light2016

    • Author(s)
      M. Silies, M. Mascheck, D. Leipold, H. Kollmann, S. Schmidt, J. Sartor, T. Yatsui, K. Kitamura, M. Ohtsu, H. Kalt, E. Runge, C. Lienau
    • Journal Title

      Applied Physics B

      Volume: 122 Pages: 181

    • DOI

      10.1007/s00340-016-6456-2

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Wavelength-dependence of near-field etching2017

    • Author(s)
      Felix Julian Brandenburg, Hiroshi Saito, Olivier Soppera, Takashi Yatsui
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [Presentation] CO2高効率還元のための近接場光援用Re錯体長波長励起2017

    • Author(s)
      八井 崇、横井稜樹、中平優佑、森本 樹、山口真生、J.-J. Delaunay、信定克幸
    • Organizer
      人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換:実用化に向けての異分野融合 第5回最終公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京都目黒区・東京工業大学・東工大蔵前会館
    • Year and Date
      2017-01-28 – 2017-01-29
  • [Presentation] シリコンの近接場援用光吸収に関する研究2016

    • Author(s)
      岡田峻,齋地康太,金俊亨,八井崇
    • Organizer
      第2回Core-to-Core学生研究講演会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市・慶応義塾大学
    • Year and Date
      2016-12-06 – 2016-12-06
  • [Presentation] 近接場光援用過程を用いたRe錯体長波長励起2016

    • Author(s)
      中平優佑、横井稜樹、森本 樹、八井崇
    • Organizer
      第2回Core-to-Core学生研究講演会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市・慶応義塾大学
    • Year and Date
      2016-12-06 – 2016-12-06
  • [Presentation] 近接場光による間接遷移型半導体の光吸収過程の実証2016

    • Author(s)
      齋地康太、岡田峻、八井崇
    • Organizer
      第2回Core-to-Core学生研究講演会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市・慶応義塾大学
    • Year and Date
      2016-12-06 – 2016-12-06
  • [Presentation] 近接場光エッチングの波長依存性に関する研究2016

    • Author(s)
      中津川広樹、南雲亮佑、Felix BRANDENBURG、八井崇
    • Organizer
      第2回Core-to-Core学生研究講演会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市・慶応義塾大学
    • Year and Date
      2016-12-06 – 2016-12-06
  • [Presentation] 二酸化炭素還元高効率化のための近接場光援用過程による長波長励起に関する研究2016

    • Author(s)
      横井稜樹、中平優佑、森本 樹、八井崇
    • Organizer
      第2回Core-to-Core学生研究講演会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市・慶応義塾大学
    • Year and Date
      2016-12-06 – 2016-12-06
  • [Presentation] ナノの光の新展開~掴めセレンディピティ~2016

    • Author(s)
      八井 崇
    • Organizer
      第52回先端技術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市リコー 中央研究所
    • Year and Date
      2016-09-21 – 2016-09-21
    • Invited
  • [Presentation] LED を用いた近接場光エッチング2016

    • Author(s)
      西岡 克紘、Soppera Olivier、八井 崇
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟県新潟市・朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 近接場光エッチングのモデリング2016

    • Author(s)
      斉藤 弘司、西岡 克紘、八井 崇
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟県新潟市・朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] Improvement of Spin-Coherence Time of Nitrogen-Vacancy Center in Diamond using Near-field Etching2016

    • Author(s)
      R. Nagumo, F. Brandenburg, R. Igarashi, F. Jelezko, T. Iwasaki, M. Hatano, and T. Yatsui
    • Organizer
      NFO-14: The 14th International Conference of Near-Field Optics
    • Place of Presentation
      Act City Hamamatsu Concert Hall & Congress Center, Hamamatsu, Shizuoka, Japan
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-08
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optical Near-field Etching2016

    • Author(s)
      T. Yatsui
    • Organizer
      NFO-14: The 14th International Conference of Near-Field Optics
    • Place of Presentation
      Act City Hamamatsu Concert Hall & Congress Center, Hamamatsu, Shizuoka, Japan
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-08
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 光近接場援用二酸化炭素光触媒材料の開発2016

    • Author(s)
      八井崇、中平優佑、山口真生、J.-J. Delaunay、竹内大輔、信定克幸
    • Organizer
      新学術領域研究「人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換:実用化に向けての異分野融合」 第5回合同班会議
    • Place of Presentation
      宮城県刈田郡・ラフォーレ蔵王
    • Year and Date
      2016-08-21 – 2016-08-23
  • [Presentation] 近接場光表面平坦化技術とダイヤモンド表面制御技術2016

    • Author(s)
      八井 崇
    • Organizer
      平成28年度 TIA連携プログラム探索推進事業「かけはし」 「ダイヤモンド電子デバイス実用化のための調査研究」ワークショップ
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市産業技術総合研究所
    • Year and Date
      2016-08-10 – 2016-08-10
    • Invited
  • [Book] Progress in Nanophotonics 42017

    • Author(s)
      Takashi Yatsui and Katsuyuki Nobusada
    • Total Pages
      146
    • Publisher
      Springer-Verlag
  • [Remarks] Yatsui Research Group

    • URL

      http://www.lux.t.u-tokyo.ac.jp/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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