Development of Spatially Selective Visible Light Energy Conversion System

空间选择性可见光能量转换系统的研制

• 批准号: 22K14496
• 负责人: 南本 大穂
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14496/
• 关键词: プラズモニック光電変換; 光電気化学; 局在表面プラズモン共鳴; 光物質変換; プラズモニック光電変換; 光電気化学; 局在表面プラズモン共鳴; 光物質変換

本研究では、金属ナノ構造への光照射により誘起される局在表面プラズモン共鳴に着目し、金属ナノ構造とワイドバンドギャップ半導体を利用した光エネルギー変換系の確立、およびその電荷移動過程の詳細解明による多色応答物質変換系の確立を目指した検証を進めている。実験では、金属ナノ構造をワイドバンドギャップのp型半導体に担持し、局在表面プラズモン共鳴の励起に伴い生成する電子正孔対の移動方向を制御することで、金属・半導体界面において還元反応を制御する系を扱っている。特に初年度の検証においては、異なる波長の光に応答する金属ナノロッド構造を半導体電極表面に担持し、多色光照射下においてその光学特性に応答した反応効率、および励起種の絶対電気化学電位を明らかにすることを目指した検証を行った。その結果、入射光の波長に依存した光電流の違いを確認し、光学特性の相関を確認した。それに加えて、担持する半導体のフラットバンド電位や入射光波長に依存して反応に関与する励起電子の電気化学電位が変化することを確認し、その絶対値に関する系統的な情報を得ることに成功した。これにより、望みの光誘起反応を制御するにあたって系の適切な設計指針を提案することが初めて可能になった。

这项研究的重点是金属纳米结构上的光照射引起的局部表面等离子体共振，并进行验证，目的是使用金属纳米结构和宽带的带隙半导体建立光能转化系统，并通过详细阐明电荷转移过程来详细阐明电荷转移过程。在实验中，使用系统通过在宽带隙P型半导体上携带金属纳米结构来控制金属 - 触发器界面的还原反应，并控制局部表面等离子体共振产生的电子孔对运动方向。特别是，在第一年的验证中，在半导体电极的表面上携带了对不同波长的响应的金属纳米棒结构，并进行了评估，目的是阐明在多体光照射下响应其光学特性的反应效率，并在多体光照射下以及绝对的电化学物种的绝对电化学潜力。结果，确认了取决于入射光波长的光电流的差异，并确认了光学特性的相关性。此外，我们证实了涉及反应变化的激发电子的电化学潜力取决于受支持的半导体和入射光波长的平坦带势，并成功地获得了有关其绝对值的系统信息。这使得第一次为系统控制所需的光诱导反应而提出适当的设计指南。