太陽光照射下における放射冷却のための金属ナノ構造の研究

• 研究課題/領域番号: 15K04708
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 岡本 隆之 国立研究開発法人理化学研究所, 石橋極微デバイス工学研究室, 専任研究員 (40185476)
• 研究協力者: 鷹取 賢太郎
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: プラズモニクス / メタマテリアル / 表面励起子ポラリトン / 放射冷却 / シアニン色素 / 広帯域光吸収 / 太陽電池 / 広帯域吸収 / 酸化物導電体 / 赤外線 / 導電性酸化物 / 赤外

研究成果の概要

直径100 nmの円開孔をランダムに設けた銀薄膜が広帯域光吸収を示すことを見出した。さらに、有機薄膜太陽電池の酸化インジウムスズ透明電極がこの有孔銀薄膜で置き換え可能なことを見出した。ガラス基板上に直径50 nmのシリカ粒子をランダムに固定し、その上に金属薄膜、誘電体薄膜および金属厚膜を堆積して作製した構造体が、波長0.4-3.2 μmの超広帯域にわたり50%以上の吸収率を与えることを示した。有機非晶質材料であるシアニン色素のＪ会合体で表面励起子ポラリトン(SEP)が担持できることを見出した。全反射光学系で観測した反射率ディップから本材料表面でSEPが励起されることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Surface-plasmon-induced ultra-broadband light absorber operating in the visible to infrared range (2018)
  • 著者名/発表者名: Takatori Kentaro、Okamoto Takayuki、Ishibashi Koji
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 26 号: 2 ページ: 1342-1342
  • DOI: 10.1364/oe.26.001342
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface exciton polaritons supported by a J-aggregate-dye/air interface at room temperature (2017)
  • 著者名/発表者名: Takatori Kentaro、Okamoto Takayuki、Ishibashi Koji、Micheletto Ruggero
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 42 号: 19 ページ: 3876-3876
  • DOI: 10.1364/ol.42.003876
  • 査読あり
• [雑誌論文] Indium-free organic thin-film solar cells using a plasmonic electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Takatori, T. Nishino, T. Okamoto, H. Takei, K. Ishibashi, and R. Micheletto
  • 雑誌名: J. Phys. D: Appl. Phys 巻: 49 号: 18 ページ: 185106-185106
  • DOI: 10.1088/0022-3727/49/18/185106
  • 査読あり
• [学会発表] 有機発光ダイオードと有機太陽電池におけるプラズモニクス (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡本隆之
  • 学会等名: 第147回微小光学研究会「光と××の相互作用」
  • 招待講演
• [学会発表] 室内でのシリカガラスの放射冷却の測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: グェン L.T. ビン, 高原淳一, 岡本隆之, 梶川浩太郎
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 凹凸MIM構造による可視ー赤外超広帯域光吸収 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鷹取賢太郎, 岡本隆之, 石橋幸治
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Surface-plasmon-induced ultra broadband light absorption ranged from visible to infrared (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Takatori, T. Okamoto, and K. Ishibashi
  • 学会等名: The 8th International Conference on Surface Plasmon Photonics
  • 国際学会
• [学会発表] 島状アルミニウムMIM構造による紫外-近赤外広帯域光吸収 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鷹取賢太郎, 岡本隆之, 石橋幸治
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 凹凸MIM超広帯域光吸収体のFDTD解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本隆之, 鷹取賢太郎, 石橋幸治
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Surface-plasmon-induced broadband light absorbers (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Takatori, T. Nishino, T. Okamoto, H. Takei, R. Micheletto, and K. Ishibashi
  • 学会等名: Optics and Photonics for Energy and the Environment 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 穴開きMIM構造による可視-赤外広帯域光吸収 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鷹取賢太郎, 岡本隆之, 石橋幸治
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Indium-free organic solar cells using a plasmonic electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Takatori, T. Nishino, T. Okamoto, H. Takei, K. Ishibashi, and R. Micheletto
  • 学会等名: The 14th International Conference on Near-field Optics, Nanophotonics, and Related Techniques
  • 発表場所: アクトシティ浜松（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [産業財産権] 光吸収体、ボロメーター、赤外線吸収体、太陽熱発電装置、放射冷却フィルム、及び光吸収体の製造方法 (2016)
  • 発明者名: 鷹取賢太郎、岡本隆之
  • 権利者名: 鷹取賢太郎、岡本隆之
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-169692
  • 出願年月日: 2016-08-31