|
本研究では、有機超薄膜における高効率な光電変換の実現を目指し、局在プラズモンによるフォトンの効率利用のための新たな方法論を検討し、実励起を伴う分子系でのプラズモン利用に新たな方向性を示すことに成功した。有機分子を用いた光電変換機能薄膜においては、光吸収色素部位と電子リレー部位などを適切に組み合わせた連結分子を用い、電極表面に自己組織化によって高配向な膜を構築することで、量子効率の非常に高い系を実現することが可能である。しかし、このような単分子膜では光の吸収が小さいため、光の利用効率を高める工夫が必要である。これまでにも表面プラズモンを利用する手法は検討されているが、これらはすべて電極表面に幾何学的なナノ構造を導入する手法をとっており、分子層密度が低下して望ましくない逆電子移動が増加するという問題があった。本研究では、分子層の上に金属ナノ粒子を配置し、電極基板とナノ粒子間に働く電磁気相互作用により生じるギャップモードプラズモンを利用することで、光の利用効率を飛躍的に向上させた。従来の報告とは異なり、プラズモン効果の導入前後で同一試料について比較できるため、実歴系におけるプラズモン増強効果を本研究によって初めて直接的に証明できたことは、基礎的観点からも重要である。増強度の波長依存性が理論計算と一致することも確かめ、SEM観察によるナノ粒子吸着量との相関も認められたため、本研究の狙い通りの効果を実現できたといえる。分子修飾電極一般に適用可能な新規プラズモニック構造の開発に成功したことで、光電変換に限定されない、幅広い応用展開が期待される。
|
