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プラズモンナノ粒子を光捕集部位として用いた透明エネルギー変換デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K19031
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

坂本 雅典  京都大学, 化学研究所, 准教授 (60419463)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード光化学 / エネルギー変換 / 光誘起電子移動 / 透明デバイス / プラズモニクス / ナノ粒子 / 電子移動 / 赤外利用 / 太陽電池 / ナノ材料 / 再生可能エネルギー / 光物性
研究成果の概要

赤外域に局在プラズモン共鳴(LSPR : Localized Surface Plasmon Resonance)を示す無機ナノ粒子を用いて、赤外光を電気エネルギーや信号に変換することのできる無色透明な材料の開発に成功した。スズドープ酸化インジウムナノ粒子を光吸収材に応用することで、透明性(可視域の透過率>95%)と高い電子移動効率(電荷注入効率:33%)を両立することに成功した。また、本材料は1,400-4,000 nmという近赤外域から中赤外域の光に応答することが明らかになった。本成果は、透明な太陽電池、通信機器、光学センサーなどの最先端デバイスの開発への応用が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我が国の社会事情に適合した新しい再生可能エネルギー生産の形態として、透明なエネルギー変換デバイスを開発するためのキーテクノロジーの開発に成功した。無色透明な材料を用いた光誘起電子移動の実現は、透明太陽電池を用いた目に見えないエネルギー生産を実現するキーテクノロジーとなる。本申請研究においては、目には見えないが長波長で不可視の光である赤外光を電気エネルギーや信号に変換することのできる新しい材料の開発に世界で初めて成功した。研究成果は、透明なセンサーや、見えない通信機器、ガラスのような太陽電池といったSF小説のような電子機器の開発につながることが期待される。

報告書

(2件)
  • 2018 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Near Infrared Light Induced Plasmonic Hot Hole Transfer at a Nano-Heterointerface2018

    • 著者名/発表者名
      Z. Lian, M. Sakamoto, H. Matsunaga, J. J. M. Vequizo, A. Yamakata, M. Haruta, H. Kurata, and T. Teranishi
    • 雑誌名

      nature communication

      巻: 印刷中

    • NAID

      120006488580

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Durian-Shaped CdS@ZnSe Core@Mesoporous-Shell Nanoparticles for Enhanced and Sustainable Photocatalytic Hydrogen Evolution2018

    • 著者名/発表者名
      Lian Zichao、Sakamoto Masanori、Kobayashi Yoichi、Tamai Naoto、Ma Jun、Sakurai Tsuneaki、Seki Shu、Nakagawa Tatsuo、Lai Mingwei、Haruta Mitsutaka、Kurata Hiroki、Teranishi Toshiharu
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 号: 9 ページ: 2212-2217

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b00789

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase-segregated NiPx@FePyOz core@shell nanoparticles: ready-to-use nanocatalysts for electro- and photo-catalytic water oxidation through in situ activation by structural transformation and spontaneous ligand removal2018

    • 著者名/発表者名
      Saruyama Masaki、Kim Sunwon、Nishino Toshio、Sakamoto Masanori、Haruta Mitsutaka、Kurata Hiroki、Akiyama Seiji、Yamada Taro、Domen Kazunari、Teranishi Toshiharu
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 印刷中 号: 21 ページ: 4830-4836

    • DOI

      10.1039/c8sc00420j

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ligand effect on the catalytic activity of porphyrin-protected gold clusters in the electrochemical hydrogen evolution reaction2018

    • 著者名/発表者名
      Eguchi Daichi、Sakamoto Masanori、Teranishi Toshiharu
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 9 号: 1 ページ: 261-265

    • DOI

      10.1039/c7sc03997b

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Harmonic Quantum Coherence of Multiple Excitons in PbS/CdS Core-Shell Nanocrystals2017

    • 著者名/発表者名
      Tahara Hirokazu、Sakamoto Masanori、Teranishi Toshiharu、Kanemitsu Yoshihiko
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 119 号: 24

    • DOI

      10.1103/physrevlett.119.247401

    • NAID

      120006369453

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Layer-by-Layer Assembled Cocatalyst Films of S2?-Stabilized Ni3S4 Nanoparticles for Hydrogen Evolution Reaction2017

    • 著者名/発表者名
      Kim Sungwon、Nishino Toshio、Saruyama Masaki、Sakamoto Masanori、Kobayashi Hiroyuki、Akiyama Seiji、Yamada Taro、Domen Kazunari、Teranishi Toshiharu
    • 雑誌名

      ChemNanoMat

      巻: 3 号: 10 ページ: 764-771

    • DOI

      10.1002/cnma.201700220

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-input gate logic circuits on chemically assembled single-electron transistors with organic and inorganic hybrid passivation layers2017

    • 著者名/発表者名
      Majima Yutaka、Hackenberger Guillaume、Azuma Yasuo、Kano Shinya、Matsuzaki Kosuke、Susaki Tomofumi、Sakamoto Masanori、Teranishi Toshiharu
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 18 号: 1 ページ: 374-380

    • DOI

      10.1080/14686996.2017.1320190

    • NAID

      120006355664

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Floating-gate Single-electron Transistor2017

    • 著者名/発表者名
      M. Yamamoto, Y. Azyma, M. Sakamoto, T. Teranishi, H. Ishii, Y. Majima, Y. Noguchi
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: in press 号: 1 ページ: 1589-1589

    • DOI

      10.1038/s41598-017-01578-7

    • NAID

      120006366775

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Coulomb Blockade and Coulomb Staircase Behavior Observed at Room Temperature2017

    • 著者名/発表者名
      P. Uky Vivitasari, Y. Azuma, M. Sakamoto, T. Teranishi, and Y. Majima
    • 雑誌名

      Mater. Res. Exp.

      巻: 4

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Porphyrin Derivative-Protected Gold Cluster with a Pseudotetrahedral Shape2017

    • 著者名/発表者名
      Daichi Eguchi, Masanori Sakamoto, Daisuke Tanaka, Yasuo Okamoto, Toshiharu Teranishi
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 印刷中 号: 20 ページ: 10760-10766

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b10972

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [産業財産権] ナノ材料、界面を自在に連結する配位子およびそれに保護されたナノ粒子の合成2017

    • 発明者名
      坂本雅典、寺西利治
    • 権利者名
      坂本雅典、寺西利治
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2025-01-30  

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