2022-10-19 京都大学
太陽エネルギーのおよそ半分を占める赤外域の太陽光の有効利用の実現は、人類に新たなクリーンで持続可能なエネルギー資源をもたらします。一方で、赤外光のエネルギーは可視光と比べると低く、赤外光を人類に有益なエネルギーに変換する際にはエネルギーの低さが問題となっていました。
低いエネルギーの光から、高いエネルギーを作り出すアップコンバージョンという現象は、エネルギーの低い赤外光を触媒反応や光発電に応用するためのカギを握る現象です。坂本雅典 化学研究所准教授、 Lian Zichao 同博士課程学生（現：上海理工大学教授）、田中晃二 高等研究院特任教授、寺西利治 化学研究所教授らの共同研究グループは、局在表面プラズモン共鳴（LSPR : Localized Surface Plasmon Resonance）を示す材料を用いた赤外光のエネルギーアップコンバージョン技術を開発し、可視光でしか進めることのできない光化学反応を赤外光を用いて進めることに成功しました。LSPR材料を用いたエネルギーアップコンバージョンの機構は分光測定技術と赤外光照射下の触媒活性の評価によって明らかにされました。開発された技術は、赤外光で多彩な反応を進めることが可能な光触媒や赤外光応答太陽電池への応用が期待されます。今後は、触媒の更なる性能向上とともに、今回発見されたエネルギーアップコンバージョン機構の詳細な解明を進める予定です。
本研究成果は、2022年10月18日に、国際学術誌「Nature Sustainability」にオンライン掲載されました。
図 プラズモンを用いたエネルギーアップコンバージョンを利用した赤外光触媒反応
研究者のコメント
「「赤外光はエネルギーが低いからエネルギーとしての使い道が限られてしまう」という光エネルギーの研究者であれば常識的な問題を当たり前ではなくしてみたいと思って本研究に取り組みました。物理化学から触媒まで広い学際的な分野を横断する大変な仕事になりましたが、優れた共著者にも恵まれたおかげで常識の壁に風穴を開けることが出来たと思います。本研究が、赤外光のエネルギー資源化におけるブレイクスルーとなることを期待しています。」（坂本雅典）
研究者情報
研究者名：坂本 雅典
研究者名：寺西 利治
書誌情報
【DOI】
https://doi.org/10.1038/s41893-022-00975-9
【書誌情報】
Zichao Lian, Yoichi Kobayashi, Junie Jhon M. Vequizo, Chandana Sampath Kumara Ranasinghe, Akira Yamakata, Takuro Nagai, Koji Kimoto, Katsuaki Kobayashi, Koji Tanaka, Toshiharu Teranishi, Masanori Sakamoto (2022). Harnessing infrared solar energy with plasmonic energy upconversion. Nature Sustainability.
