プラズモン誘起電荷分離現象の解明と新たな応用展開
【研究分野】ナノ材料化学
【研究キーワード】
プラズモン共鳴 / ナノ材料 / 光電変換 / 光触媒 / 光機能材料 / 光物性 / 先端機能デバイス
【研究成果の概要】
我々が初めて報告した、プラズモン共鳴ナノ粒子と半導体の界面におけるプラズモン誘起電荷分離（PICS）現象は、世界で広く研究されてきたが機構解明の途上であった。本研究でまずPICSによる酸化過程について調べた結果、最も典型的なPICS系の金および銀ナノ粒子と酸化チタンからなる系において、一部の酸化反応については正孔放出機構で起こることがわかった。したがって、部位選択的な酸化反応が可能となる。それを応用して円偏光二色性を示すキラルなプラズモン共鳴ナノ構造を作製し、左右円偏光による掌性の制御を初めて達成した。酸化モリブデンナノ構造を利用し、化合物ナノ構造による初めてのPICSも達成した。
【研究の社会的意義】
ステンドグラスの赤は金、黄色は銀のナノ粒子が光を吸収することで現れる色である。私達はナノ粒子が吸収した光のエネルギーを電気に変え、また水素生成などに利用することを可能にする現象を15年前に見出した。この現象で光により正と負の電荷を分離できることはわかっていたが、正電荷の動きが不明であった。本研究で、正電荷は予想に反して特定の部位で酸化反応を起こし、その部位を制御できることがわかった。これを光によるナノレベルの超微細加工に応用し、アミノ酸のL体とD体を見分けるセンサや、特殊な光学材料などに使えるナノ材料を開発した。そのほか、本現象の様々な応用について実証した。
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2021-03-31
【配分額】41,470千円 (直接経費: 31,900千円、間接経費: 9,570千円)