Nanostructure Fabrication and Charge Dynamics for Plasmonically Excited Hydrogen Production with Simultaneous Electron Hole Transfer

• Project/Area Number: 24K01610
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 古部 昭広 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 教授 (30357933)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2027: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2026: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2025: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2024: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
• Keywords: 光触媒 / プラズモン / キャリアダイナミクス / ナノ構造 / 水分解

Outline of Research at the Start

可視から近赤外光を効率よく吸収する金ナノ構造配列体を電子アクセプター半導体である酸化チタン薄膜と正孔アクセプターである窒化ガリウム基板や遷移金属ダイカルコゲナイドナノシートで挟んだサンドイッチ構造をもつプラズモン誘起ホット電子・ホット正孔同時移動システムを設計・作製し、その超高速電荷移動ダイナミクスをフェムト秒過渡吸収分光法により解明する。酸化チタン上の助触媒による水分解水素生成過程をガスクロマトグラフで定量しながら過渡吸収分光測定を実現する新しい計測システムを開発し、水素生成量の最適化を実現するデバイス構造を構築し、今だ量子効率が低いプラズモン誘起エネルギー変換効率の飛躍的上昇を目指す。