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光エネルギーの低損失伝播集約による新規光機能開拓

通过光能的低损耗传播聚合开发新的光学功能

基本信息

批准号：
18J20921
负责人：
及川隼平
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

持続可能な社会に向けてクリーンかつ再生可能な太陽光、なかでもその半分を占める可視光のエネルギーを有効利用する技術開発が求められている。金属ナノ構造におけるプラズモン現象は、可視光を金属表面のナノ領域に集光することが可能である。この局在性を利用すると、光エネルギーの高効率物質転写が可能となるため、光電変換能の向上や新規光物性の開拓が期待される。例えば量子限界域に近接した金属二量体は、高次のプラズモン励起により光の散逸が抑制され、光の極限集約系として注目されている。しかし、作製過程におけるナノ構造の制御性や、光照射時における光学散乱に起因するエネルギー損失のためプラズモン励起状態の形成とその寿命には原理的、技術的な限界があり、光の効率利用に向けた系の光吸収、伝播、局在化のより高度な制御は重要な課題である。光散乱の抑制系として金属二量体構造や格子構造の応用が提案されている。可視光波長程度に整列された金属格子構造は、回折散乱光とプラズモンが結合することで光散乱が低減され、大きな吸収断面積と効率的な光伝搬能を有する。両者を組み合わせた系の創出は究極の光集約を可能とするが、既存のナノ構造制御技術の空間分解能や、光の摂動を転写する物質系との相互作用の自在制御など光エネルギーの高効率に向けて解決すべき課題が多く残されている。本研究では、電気化学反応による新規金二量体間の精密ナノ間隙制御を可能とし、室温下での高次プラズモン励起による極限光集約を実現した。続いて、低温アニール法によって構造不均一性が低減された金格子構造がレーザーや強結合等の光集約へ繋がる光学現象へ汎用的に応用可能であることを見出し、加えて、特定の欠陥が導入された格子構造と色素分子と強く相互作用させることにより、はじめて2次元空間内における光の集約効果を実証し、効率的な光捕集、伝播、局在を可能とする系を創出した。

Hold 続 may な society に to けてクリーンかつ regeneration may な sunlight, なかでもその accounted for half a cent をめる visible light のエネルギーを a sharper use する technology open 発が o められている. Metal ナノ structure におけるプラズモ <s:1> phenomenon visible light を metal surface <s:1> ナノ field に light collection するするとがとが possible である. この bureau in sexual をすると, light エネルギーの high rate of unseen material planning may write がとなるため, photoelectric - can change のや up new rules on optical property の pioneering が expect される. Example えば quantum limit boundaries に nearly meet した metal quantity body は, high order のプラズモン wound up によりの light scattering が inhibit され, light の limit intensive として attention されている. しかし, cropping process におけるナノ tectonic の royal sex や, when light における optical scattered に cause するエネルギー loss のためプラズモン excitation state の form とその life には principle and technology of な limit があり, light のに sharper rate using to けたの light 収 absorption, 伝 sowing, bureau in turn のより highly な suppression は important topic なであ Youdaoplaceholder0. The light dispersion <s:1> suppression system とてて metal diplite structure や lattice structure 応 use が proposal されてるる. Degree of visible light wavelength に whole column されたは metal grid structure, inflexion scattered light とプラズモンが combining することで light scattered が low cut され, big きな収 absorption area とな light 伝 sharper rates move can have すをる. That struck the を group み close わせた is の hit は ultimate の light intensive を may とするが, existing のナノ tectonic suppression technology の space decomposition can や, light の, を planning write する material department との interaction の comfortable suppression など light エネルギーの high rate of unseen にけて solve すべき subject がく more residual されている. This study では, electric chemical anti 応気による new rules between gold 2 quantity body の precision ナノ clearance suppression を may とし, room temperature での high order プラズモン wound up による limit light intensive を be presently した. 続いて, low temperature アニール method によって structural heterogeneity sex が low cut された golden lattice structure がレーザーや strong combination の light such as intensive へ繋がる optical phenomenon へ domestic に応 may use であることを see し, plus えて, specific の owe 陥が import された lattice structure と pigment molecules と strong く interaction させることにより, はじめて two yuan The concentrated effect of における light in space を actually proves that the な light capture, 伝 broadcasting, and localization of efficiency in を may とする system を create た.