2016 Fiscal Year Annual Research Report
光近接場の最適デザインに基づくエネルギー上方変換による二酸化炭素光触媒材料の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Chemical conversion of solar energy by artificial photosynthesis: a breakthrough by fusion of related fields toward realization of practical processes |
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| Project/Area Number |
15H00866
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
八井 崇 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (80505248)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 近接場光 / 非一様光場 / Re錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ領域での非一様光の性質による近接場光の特異的性質によってもたらされるエネルギー情報変換によってCO2を高効率に分解する材料の開発を行う。CO2を直接乖離するためには波長160nm以下の短波長光が必要となるが、近年可視光に吸収を持つRu-Re錯体を介したCO2の還元が注目されている。このRu-Re錯体中では、まずRu中で励起された光によって電子・正孔対が発生し、このうち電子がReに移動される。次にこのRe中の電子によってCO2の還元が発生する。本年度は、CO2還元に必須となる、近接場光による錯体の吸収スペクトルの長波長化について検討を行った。
近接場光発生源として、表面にナノ突起構造を有するZnOナノ微結晶を合成した。このZnOナノ微結晶に発生する近接場光を高効率にReに伝えるために、レニウムビピリジン錯体（Re(bpy-COOH)）をZnOナノ微結晶に化学的に吸着させた。合成された、ZnO－Re材料に対して、吸収スペクトルを計測することで、近接場光の効果を検討した。その結果、ZnOナノ微結晶がないRe(bpy-COOH)単体と比較してZnO－Re材料では、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、ZnOナノ微結晶として、合成温度を調整することで、表面ナノ構造の大きさを制御した材料を複数作製し表面ナノ構造の違いによる吸収スペクトルの変化を検討した。その結果、よりナノ構造の大きいナノ微結晶において、より長波長シフトを確認した。上記の結果より、吸収スペクトルの長波長シフトがナノ微結晶表面に発生した近接場光による効果であることが確認できた。これは、ナノ微結晶表面に発生した非一様光場によって、従来励起できなかったRe錯体の中間準位を励起可能とし、この中間準位を介した多段階遷移により長波長側での吸収が増大したと考えられる。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(21 results)
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[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
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Journal Title
Applied Physics B
Volume: 122
Pages: 181
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[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
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