| 研究課題/領域番号 |
17H04801
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| 研究種目 |
若手研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
ナノ材料工学
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
石井 智 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (80704725)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2018年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
2017年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
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| キーワード | 光熱変換 / 光電変換 / ナノ構造 / 光励起電荷 / 遷移金属窒化物 / 太陽光 / 太陽熱 / プラズモン共鳴 / 光捕集 / 遷移金億窒化物 / 表面プラズモン / 表面電位 / ケルビンプローブ顕微鏡 / ホットキャリア / 光励起 / ヘテロ・ホモ構造 / 窒化チタン / ヘ テ ロ ・ ホ モ 構造 |
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| 研究成果の概要 |
窒化チタンを含む遷移金属窒化物に光照射することで、光誘起電荷を生成できる。本研究では、遷移金属窒化物の光誘起電荷を光電変換と光熱変換に応用し、機能開拓することを目指した。光電変換では、窒化チタンや窒化ジルコニウムのナノ構造を光触媒に担持させることで、光誘起電荷を用いた光触媒の可視活性向上を実証した。また、非金属材料としては初めてプラズモエレクトリック効果を窒化ジルコニウムナノ構造にて観測することに成功した。
光熱変換では主に窒化チタンナノ構造を用いることで、太陽熱蒸留を最大92%の効率で行えることを実証した。加えて、窒化チタンナノ構造の光熱変換時の表面温度を実験と計算から評価した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光励起電荷を用いた光電・光熱変換は、従来は金や銀などの貴金属を用いて行われてきた。他方、本研究では貴金属より安価で資源的に豊富に存在する遷移金属窒化物を用いて、光励起電荷を用いた光電・光熱変換ができることを実証した。更に太陽光を対象とした光触媒や太陽熱蒸留では、遷移金属窒化物を使った方が貴金属より高い変換効率を示すことも示した。そのため、遷移金属窒化物を用いることで、光誘起電荷を用いた光電・光熱変換の研究や応用が更に発展することが期待される。
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