| 研究課題/領域番号 |
21K14703
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
秋吉 一孝 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70865980)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 半導体量子ドット / 金属ナノ粒子 / 光圧 / 光トラッピング / プラズモン共鳴 / 薄層クロマトグラフィー / イオン液体 / 金属スパッタリング / ドーパント / イオン液体／金属スパッタリング / プラズモン薄層クロマトグラフィ / プラズモン誘起電荷分離 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、太陽光エネルギーの約半分を占める赤外光の有効利用が重要視されており、プラズモン共鳴を示す化合物ナノ粒子を用いた光電変換材料が注目されている。これは、酸素欠陥やドーピングする元素の量や分布に応じて、可視から赤外域の広範囲で光吸収を容易に制御できる。しかし、液相化学還元で粒子合成する場合、ドーパントが混在した状態で得られることも多く、電子移動の低下を招き、光電変換効率が低くなる課題が残されている。本研究では、化合物ナノ粒子のドーパント分布を制御した合成手法及び分離・精製を可能とする分析手法を確立し、その粒子を利用した高効率な光電変換素子の開発を目指す。
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| 研究成果の概要 |
イオン液体／金属スパッタリング法と加熱処理で酸化状態を制御することで近赤外域に強い光吸収を示すプラズモニック金属酸化物ナノ粒子の合成法を確立した。また、低毒性なBi系半導体量子ドットの液相合成法を確立し、作製した粒子の粒径や組成に応じて可視・近赤外域の広い範囲で光吸収波長を制御できることを見出した。これらのナノ粒子を用いることで近赤外光応答型の光電変換素子の開発にも成功した。さらに、ナノ粒子を精密に分離・精製する手法として、照射光強度や波長位置に依存して増大する光圧の差を利用し、対象物質の光学特性に応じて粒子を選択的に分離できる、新原理のプラズモンTLC法という新規分析手法の開発にも成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
作製したプラズモニック金属酸化物ナノ粒子および低毒性元素で構成されるBi系半導体量子ドットは太陽光中でエネルギー利用が難しかった近赤外域で光エネルギーを利用できることから、可視域で高い光エネルギー変換効率を示す材料と組み合わせることで、高効率な太陽電池への応用が期待できる。また、プラズモンTLC法では、従来のTLC法では不可能であった粒子の光学特性に応じた選択的分離を可能とするとともに、従来の光ピンセットのように高価で高出力なレーザー光(kW～MW/cm2)が必要なく、LED光などのより低い光強度(W/cm2)で物質を光捕捉できるため、簡便かつ汎用性が高く、市場価値が高い技術として期待される。
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