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赤外光の資源化のための赤外光応答触媒の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H01827
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分28030:ナノ材料科学関連
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)

研究分担者 田中 晃二  京都大学, 高等研究院, 特任教授 (00029274)
小林 克彰  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 特任講師 (30433874)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードナノ粒子 / エネルギー / 光化学 / 赤外光 / 光触媒 / 光化学反応 / 触媒 / 未開拓エネルギー / 再生可能エネルギー / 光水素生成 / 光電変換 / プラズモン / 過渡吸収測定 / 光‐エネルギーコンバージョン
研究成果の概要

太陽から降り注ぐ熱線(赤外線)は多様な環境問題の原因である一方で、太陽エネルギーのおよそ46%を占める再生可能エネルギーである。本申請では赤外域の太陽光を捕集し、化学エネルギーに変換することが可能なエネルギー変換システムを開発の開発を推進しった。赤外域にLSPRを示すヘビードープ半導体群を赤外光捕集材として用いることで、世界最高効率での赤外光による光触媒水素生成反応(J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 6, 2446)、赤外光で発電する透明な太陽電池の実証(Nat Commun 10, 406 (2019))など様々な意義深い成果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

世界最高効率での赤外光による光触媒水素生成反応(J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 6, 2446)、赤外光により駆動する錯体触媒の開発など、様々な意義深い成果が得られた。研究により得られた成果は光触媒だけではなく太陽電池などへの応用も期待できることが明らかになり、社会および産業界からの期待も大きい(Nat Commun 10, 406 (2019))。さらには、本成果を基に大学発ベンチャー(株)OPTMASSが設立され、赤外光利用の研究の社外実装への取り組みも順調に進みつつある。本研究成果は、学術的、社会的の双方において意義深いものである。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 4件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件、 招待講演 9件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] Universidad de Castilla la Mancha(スペイン)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] ミラノ工科大(イタリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Morphology-Dependent Coherent Acoustic Phonon Vibrations and Phonon Beat of Au Nanopolyhedrons2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Li、Takeda Shohei、Sato Ryota、Sakamoto Masanori、Teranishi Toshiharu、Tamai Naoto
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 6 号: 8 ページ: 5485-5489

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c05806

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Number of Surface-Attached Acceptors on a Quantum Dot Impacts Energy Transfer and Photon Upconversion Efficiencies2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Jie、Kouno Hironori、Yanai Nobuhiro、Eguchi Daichi、Nakagawa Tatsuo、Kimizuka Nobuo、Teranishi Toshiharu、Sakamoto Masanori
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 7 号: 7 ページ: 1876-1884

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.0c00771

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Segregated Cu2-xS-Ni3Se4 Bimetallic Selenide Nanocrystals Formed through Cation Exchange Reaction for Active Water Oxidation Precatalyst2020

    • 著者名/発表者名
      1.S. Kim, H. Mizuno, M. Saruyama, M. Sakamoto, M. Haruta, H. Kurata, T. Yamada, K. Domen, and T. Teranishi
    • 雑誌名

      Chem. Sci.

      巻: 11 号: 6 ページ: 1523-1530

    • DOI

      10.1039/c9sc04371c

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impact of Orbital Hybridization at Molecule?Metal Interface on Carrier Dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Masanori、Hyeon-Deuk Kim、Eguchi Daichi、Chang I.-Y.、Tanaka Daisuke、Tahara Hirokazu、Furube Akihiro、Minagawa Yoshihiro、Majima Yutaka、Kanemitsu Yoshihiko、Teranishi Toshiharu
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 42 ページ: 25877-25882

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b04231

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous Photoinduced Hole Transport in Type I Core/Mesoporous-Shell Nanocrystals for Efficient Photocatalytic H2 Evolution2019

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

      ACS Nano

      巻: 13 号: 7 ページ: 8356-8363

    • DOI

      10.1021/acsnano.9b03826

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carrier-Selective Blocking Layer Synergistically Improves the Plasmonic Enhancement Effect2019

    • 著者名/発表者名
      Kawawaki Tokuhisa、Nakagawa Tatsuo、Sakamoto Masanori、Teranishi Toshiharu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 印刷中 号: 21 ページ: 8402-8406

    • DOI

      10.1021/jacs.9b01419

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Clear and transparent nanocrystals for infrared-responsive carrier transfer2019

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Masanori、Kawawaki Tokuhisa、Kimura Masato、Vequizo Junie Jhon M.、Matsunaga Hironori、Ranasinghe Chandana Sampath Kumara、Yamakata Akira、Matsuzaki Hiroyuki、Furube Akihiro、Teranishi Toshiharu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 406-406

    • DOI

      10.1038/s41467-018-08226-2

    • NAID

      120006554836

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Plasmonic p-n Junction for Infrared Light to Chemical Energy Conversion2018

    • 著者名/発表者名
      Lian Zichao, Sakamoto Masanori, Vequizo Junie J. M., Ranasinghe C. S. Kumara, Yamakata Akira, Nagai Takuro, Kimoto Koji, Kobayashi Yoichi, Tamai Naoto, Teranishi Toshiharu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 号: 6 ページ: 2446-2450

    • DOI

      10.1021/jacs.8b11544

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [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 W. Ota T. Sato T. Teranishi
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 9 号: 1 ページ: 23141-7

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04630-w

    • NAID

      120006488580

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Boosting photocatalytic overall water splitting by Co doping into Mn3O4 nanoparticles as oxygen evolution cocatalysts2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinaga Taizo、Saruyama Masaki、Xiong Anke、Ham Yeilin、Kuang Yongbo、Niishiro Ryo、Akiyama Seiji、Sakamoto Masanori、Hisatomi Takashi、Domen Kazunari、Teranishi Toshiharu
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 印刷中 号: 22 ページ: 10420-10427

    • DOI

      10.1039/c8nr00377g

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [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
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantum coherence of multiple excitons governs absorption cross-sections of PbS/CdS core/shell nanocrystals2018

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

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 3179-3179

    • DOI

      10.1038/s41467-018-05698-0

    • NAID

      120006501333

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 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
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Plasmonic p-n Junction for Infrared Light to Chemical Energy Conversion2021

    • 著者名/発表者名
      坂本 雅典
    • 学会等名
      The 2nd CSLT-CSJ Joint Symposium 2021 -Catalyst for Energy Conversion and Storage-
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 赤外光のエネルギー変換、信号変換が可能な無色透明材料の開発とデバイスへの応用2020

    • 著者名/発表者名
      坂本 雅典
    • 学会等名
      第20回 光通信技術展(FOE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Plasmonic p-n junction for infrared light to chemical energy conversion2020

    • 著者名/発表者名
      M. Sakamoto
    • 学会等名
      神戸大 開拓プロジェクト 国際会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] IR-light to Energy Conversion2019

    • 著者名/発表者名
      M. Sakamoto
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Recent Progress of Energy and Environmental Photocatalysis
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 世界最高効率で赤外光から水素を生成する光触媒の研究と、エネルギー社会への展開2019

    • 著者名/発表者名
      坂本 雅典
    • 学会等名
      川崎ナノテクノロジーセミナー-革新的ナノテクノロジー技術によるエネルギー社会の変革
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Photo-induced Carrier Dynamics of Heterostructured Semiconductor Nanocrystals2019

    • 著者名/発表者名
      坂本 雅典
    • 学会等名
      IFAT2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Photo-induced Carrier Dynamics of Heterostructured Semiconductor Nanocrystals2018

    • 著者名/発表者名
      坂本 雅典
    • 学会等名
      ASNANO2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 近赤外光に誘起されるプラズモニック熱ホール移 動2018

    • 著者名/発表者名
      坂本 雅典
    • 学会等名
      光化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ポルフィリン保護金属クラスターの光学応答における分子配向依存性2018

    • 著者名/発表者名
      坂本 雅典
    • 学会等名
      日本化学会 春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Photosynergetic Responses in Molecules and Molecular Aggregates2020

    • 著者名/発表者名
      Masanori Sakamoto (chaptor執筆)
    • 総ページ数
      593
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811554513
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 坂本 インキュベーションプロジェクト

    • URL

      https://www.infrared-energy.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 赤外線センシングデバイス及びそれに用いる抵抗可変膜2021

    • 発明者名
      坂本 雅典
    • 権利者名
      坂本 雅典
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 導電膜、分散隊とこれらの製造方法及び導電膜を含むデバイス2020

    • 発明者名
      坂本 雅典
    • 権利者名
      坂本 雅典
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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