| 研究概要 |
テトラエトキシシラン-水-エタノール-塩酸-塩化金酸四水和物から調整したゾルから作製したゲル薄膜を熱処理することによって,金微粒子分散シリカ薄膜を作製した。ゾルの反応時間及び溶液中の水の量を制御することによって,膜中に生成する金粒子の粒径と形状を制御し得ることを明らかにした。また,羽毛状の擬ベ-マイトゾルから作製したゲル膜中に金粒子を析出することにより,アスペクト比が2-4の長球金ナノ粒子の配向分散を微視的領域において実現することができた。
金属ナノ粒子の表面プラズマ共鳴による電子励起過程の増幅を利用し,湿式太陽電池用チタニア光陽極の可視光応答性を増大させることを目的とし,ゾル-ゲル法により金及び銀ナノ粒子が分散したチタニア薄膜電極を作製した。金属ナノ粒子の導入による可視域での光応答が観測された。また,色素増感TiO_2薄膜電極の光陽極特性に及ぼす金ナノ粒子埋入の効果を調べたところ,チタニア/金界面のショットキー障壁によって伝導帯での電子移動が妨げられるために、金粒子を埋入することによって色素によって誘起された可視域での光応答が減少した。しかしながら,金粒子の表面プラズマ共鳴と色素の光吸収の重なりが大きい場合には,金粒子埋入による可視域光応答の減少は最小となり,色素分子と金粒子の間での双極子-双極子結合が光化学過程を増幅していることを見い出した。
以上要するに,マトリックス酸化物ゲルの微細構造制御によって,酸化物薄膜中に析出する金属微粒子の粒径と形状を制御することが可能であり,また,長球金属微粒子の配向分散も可能であることを示し得た。また,金属ナノ粒子との複合化によりチタニア光陽極の可視光応答性を増大させることの可能性について検討した。なお,以上の薄膜につき,膜厚測定は全て表面粗さ計を用いて行った。
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