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局在光電場を駆動力とする光起電力発生デバイスを創製するため、以下の研究を行った。まず、電解重合反応を用いたプラズモニック光電変換電極の反応メカニズムの評価を推進した。Auナノ構造体修飾二酸化チタン (Au/TiO2)基板において、プラズモン誘起による正孔の消費の空間的位置を特定することは、正孔消費過程の解明だけなくプラズモニック光電極の高効率化のためにも重要である。本研究では、ピロール分子を電子ドナーとして用い、プラズモン励起誘起による正孔によって電気化学的酸化重合したポリピロールを走査型電子顕微鏡で評価し、空間的活性サイトの特定を行った。ピロールを含む0.5 M 硫酸ナトリウム水溶液中においてAu修飾酸化チタン基板にレーザー単色光を照射し、Auナノ構造体の特定部位にポリピロールが空間選択的に生成しているのをSEM測定から明らかにした。これによりAuナノ構造体のプラズモン共鳴によって誘起される増強電場が反応の活性サイトの空間局在性、化学反応性の特徴が明らかとなった。次いで半導体量子ドットを用いたプラズモン誘起光電変換デバイスの可能性を検証した。半導体量子ドットを用いてプラズモニック光電変換デバイスを創製することは、光電変換能の更なる高効率化のためにも重要である。本研究では、半導体量子ドットとしてPbSを用い、プラズモニック光電変換能について評価を行った。PbS量子ドットをAu修飾酸化チタン基板に担持し、光電変換能を評価した結果、可視から近赤外光といった広い光波長領域において光電変換能が発現し、また、PbS量子ドットのサイズに依存した新しいプラズモンモードが形成され、光電変換能が最大となる光波長が制御可能となることを明らかとした。以上の検討により、局在光電場を駆動力とする光起電力発生デバイスの設計指針を明らかとした。
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