| 研究課題/領域番号 |
18H05205
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| 研究種目 |
特別推進研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
三澤 弘明 北海道大学, 電子科学研究所, 客員研究員 (30253230)
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| 研究分担者 |
笹木 敬司 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00183822)
上野 貢生 北海道大学, 理学研究院, 教授 (00431346)
Biju V・Pillai 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60392651)
村越 敬 北海道大学, 理学研究院, 教授 (40241301)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-23 – 2023-03-31
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| キーワード | プラズモン / ナノ共振器 / 強結合 / 電子移動反応 / 光電子顕微鏡 |
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| 研究成果の概要 |
酸化チタン薄膜/金反射膜によりナノ光共振器機能を発現する酸化チタン電極を作製し、それに局在プラズモン共鳴を示す金ナノ粒子を担持するとモード強結合が誘起される。これを光アノードとして用いると、共振器構造のない非強結合電極に比べ、大きな光電場増強が誘起され、水を電子源とする光電流発生の量子収率が増強する。
本研究では、強結合電極における光電場増強に寄与する因子を明らかにするとともに、より大きな光電場増強を実現し、量子収率の増強を達成した。さらに、複数の局在プラズモン間に共振器を介して量子コヒーレンスが発現すること、またそれによりホットキャリア生成と電子移動反応の量子収率が増強することを明らかにした。
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| 自由記述の分野 |
光化学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で明らかとなった強結合電極において発現する複数の局在プラズモン間の量子コヒーレンスは、天然の光合成の色素タンパク質複合体における励起色素間でも観測されており、反応中心への高効率な光エネルギー伝達に寄与していることが示唆されている。今後、人工光合成においても量子コヒーレンスは太陽光エネルギー変換効率を改善する新たな因子として重要な役割を果たすと期待され、本研究成果の学術的意義は極めて大きい。また、本研究で得られた設計指針に基づき、量子コヒーレンスを用いた人工光合成をアルミニウムなどの安価な金属を用いて達成すれば、カーボンニュートラルな社会の実現に資すること大であり、その社会的意義は大きい。
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