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2021 年度 実績報告書

天然光合成材料に学ぶ光学禁制遷移を介した近赤外光励起高効率二酸化炭素還元の実証

公募研究

研究領域光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新的光ー物質変換系の創製
研究課題/領域番号 20H05091
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

八井 崇  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80505248)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード近接場光
研究実績の概要

本研究では、この非一様光場による二次高調発生(Second Harmonic Generation: SHG)を利用することで、近赤外光誘起による高効率二酸化炭素還元を実証することを目的とした。
具体的には光近接場に基づくSHGを利用して、近赤外光を活用したRu錯体の光駆動を検討した。まず、大小二種類の量子ドットと光硬化樹脂を混合し、光照射後に大量子ドットのスペクトル強度増大が最大となる量子ドットの割合を最適化した。得られたドロップレット(量子ドット凝集体)の作製時に、近接場光誘起のSHGを利用するため、得られたドロップレットでは強いSHG強度が期待される。その結果、ドロップレットを用いると、利用しない場合と比較してルテニウム錯体のPL増強(2.8倍)を観測することに成功した。
また、さらなる、ルテニウム錯体の発光増強のため、金ナノ粒子の検討を行った。その結果、金ナノ粒子を加えたことによるルテニウム錯体の発光強度増加を確認することに成功した。金ナノ粒子には球状の物と、表面に微小突起を有するナノアーチンの比較を行った。その結果、球状の金ナノ粒子を用いた場合に、より強いルテニウム錯体の発光強度得られた。また、粒径依存性も検討を行った。その結果、粒形が大きい条件ほど錯体の発光強度増加得られた。この結果は、より大きな表面積ほど多くの錯体が吸着するためであると考えられる。いずれの結果も励起波長800nmという近赤外光を用いており、近赤外光誘起による高効率二酸化炭素還元実現に向けた知見を得ることに成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] High‐Q and Tailorable Fano Resonances in a One‐Dimensional Metal‐Optical Tamm State Structure: From a Narrowband Perfect Absorber to a Narrowband Perfect Reflector2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhiyu、Ho Ya‐Lun、Cao Tun、Yatsui Takashi、Delaunay Jean‐Jacques
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: 31 ページ: 2102183~2102183

    • DOI

      10.1002/adfm.202102183

    • 査読あり
  • [学会発表] 二酸化炭素還元の高効率化に向けたナノフォトニック集光器の開発2022

    • 著者名/発表者名
      八井崇、平松航、勝見亮太、竪直也
    • 学会等名
      光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新光 第4回最終公開シンポジウム
  • [学会発表] 非一様光場による新奇光化学反応とその応用2021

    • 著者名/発表者名
      八井 崇
    • 学会等名
      レーザー学会中部支部2021年度若手研究発表会
    • 招待講演
  • [学会発表] New Photochemical Reactions and the Applications Using a Non-Uniform Optical Near-Field2021

    • 著者名/発表者名
      T. Yatsui
    • 学会等名
      Global Summit and Expo on Laser, Optics and Photonics (GSELOP2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of colloidal quantum dot-based nanophotonic droplets toward efficient reduction of CO2 by optical near field2021

    • 著者名/発表者名
      K. Hiramatsu, R. Katsumi, Y. Takagi, N. Tate, and T. Yatsui
    • 学会等名
      第31回日本MRS年次大会
  • [備考] Yatsui Research Group

    • URL

      https://lux.ee.tut.ac.jp/

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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