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本研究は、強い局在振動電場が生じるプラズモニックアンテナ界面を作製し、その界面で起こるプラズモン誘起電荷分離を、人工光合成系に適用することを目的としている。
光アンテナ効果については、銀ナノキューブを用いることで、硫化鉛コロイド量子ドットと酸化亜鉛ナノワイヤを用いたヘテロジャンクション太陽電池のエネルギー変換効率を、4.5%から6.0%へと向上させることができた。これは、近接場効果と散乱効果に基づくものと考えられる。また、電子正孔対を解離させる効果もある可能性が示唆されている。この結果に基づいて、コロイド量子ドットを用いた、あるいはコロイド量子ドット増感系に基づいた人工光合成反応の速度増強が可能だと期待される。
２５年度にアンテナ効果を実験的に調べた分枝状金ナノ粒子については、生成する局在電場強度分布を理論計算によって調べた。その結果、金ナノロッドと比べて、広い範囲の波長、入射角、偏光角の光を利用できることが示された。
プラズモン誘起電荷分離については、酸化チタン上に金ナノ粒子を担持した系について、プラズモン共鳴状態の金ナノ粒子から酸化チタンへの電子移動に伴う、金ナノ粒子の電位を系統的に調べた。酸化チタン上に金ナノ粒子を担持し、適切な配位子の存在下において単色光を照射した。その際の金ナノ粒子のスペクトル変化から、金の錯形成を伴う酸化溶解反応の進行の有無を調べた。様々な条件において調べることで、電位挙動を支配する因子を明らかにすることができた。
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