• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

赤外光複合励起による動作する高効率UCナノ粒子の創製

公募研究

研究領域高次複合光応答分子システムの開拓と学理の構築
研究課題/領域番号 17H05257
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
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) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード赤外光 / エネルギーアップコンバージョン / 光触媒 / アップコンバージョン / ナノ粒子 / 過渡吸収測定 / 三重項 / ナノ材料 / 発光
研究実績の概要

全太陽エネルギーのおよそ半分を占める赤外域の太陽光の有効利用の実現は、光合成や太陽発電などに匹敵する新たな光エネルギー変換システムの発見に相当する。この赤外光をエネルギーへと変換することができれば、かつてない未開発のエネルギー資源の開発につながる。
申請者は赤外域に局在プラズモン共鳴(LSPR : Localized Surface Plasmon Resonance)を示すCu7S4(硫化銅)ナノ粒子と硫化カドミウムナノ粒子を連結させたヘテロ構造ナノ粒子を合成し、その水素生成光触媒活性を評価した。この結果、硫化銅/硫化カドミウムヘテロ構造ナノ粒子は、波長1100 nmでの外部量子効率3.8%という世界最長波長、かつ最高効率で赤外光から水素を生成できることを発見した。また、この赤外応答光触媒を利用することで、太陽光の最大波長である2500 nmの光を用いて水素を生成することに成功した。この事実は、新たに開発された赤外応答光触媒が赤外域の太陽光を使用して可視光応答光触媒であるCdSを駆動することができることを示している。従来のプラズモン誘起電荷分離は、電荷分離によって生じた正孔(ホール)と電子の再結合による損失が大きな問題であったが、新たに開発した光触媒は、273 マイクロ秒という電荷分離寿命を示した。これは、一般的なプラズモン誘起電荷分離の電荷分離寿命よりもはるかに長い寿命であり、長寿命の電荷分離が優れた触媒活性の原因であることが示された。今回開発された技術は、赤外光から高効率で化学エネルギーを発生することのできる光触媒として、革新的なエネルギーアップコンバージョン材料への応用が期待される。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 4件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [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
      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
      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] 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 2017 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] 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
      2018 実績報告書 2017 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 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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
      T. Yoshinaga, A. Xiong, Y. Ham, Y. Kaung, R. Niishiro, S. Akiyama, M. Sakamoto, T. Hisatomi, K. Domen, and T. Teranishi
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 査読あり
  • [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
  • [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

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi