北大と大阪府大、ナノの光源で透明な物質に光を吸収させることに成功

北海道大学大学院理学研究院教授の村越敬氏(実験担当)と大阪府立大学大学院工学研究科教授の石原一氏(理論担当)らのグループは,ナノの光源を使って,本来光が透過してしまう透明な物質に光を吸収させることに成功した。

このことは,これまで光エネルギーの利用には使えなかった物質が活用できるようになることを意味しており,光触媒や太陽電池などの光エネルギー変換技術の革新に繋がる可能性がある。

物質は外界からエネルギーを得て様々な状態に変化するが,光エネルギーの吸収により生成できる状態はごく一部であり,他のほとんどの状態は光では生成できない。ナノメートル(10 億分の 1 メートル)程度まで閉じ込めた光で,分子やナノ物質の一部分のみを不均一に照らすことできれば,光吸収で新たに多くの状態が生成可能になることが理論グループにより予測されていたが,実験上の困難のためこれまで成功例はなかった。

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今回,研究グループは金のナノ微粒子の表面に閉じ込めた光を,特定の条件で単層カーボンナノチューブと相互作用させることにより,本来吸収されないエネルギーの光が吸収されることを実験的に明らかにした。さらに独自の計算手法で,これが上記機構によるものであることを確認した。

この結果は光吸収に対する考え方を根底から変え,光化学(触媒)反応や,光エネルギー変換などの,光技術利用可能な現象を大きく多様化させる新たな基本原理を与えたことになる。

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