赤外光のエネルギー資源化
Infrared-light to Energy Conversion
カーボンニュートラル社会の実現を目指した再生可能エネルギー開発の観点から，クリーンで持続可能な太陽光エネルギー利用の研究にかつてないほどの注目が集まっている。その一方で，人類はいまだに太陽光を完全に利用しているとは言い難い。太陽光のエネルギーのうちおよそ半分は赤外域の光であるが，現在まで赤外域の太陽光をエネルギーとして有効に活用する技術は開発されておらず，未利用のエネルギー資源となっている。赤外域の太陽光の有効利用が実現すれば，光合成や人工光合成，太陽光発電などに匹敵する新たな太陽光エネルギー生産方法となりえる。
ナノ材料において光によるキャリアの集団振動により誘起される局在表面プラズモン共鳴（LSPR: Localized Surface Plasmon Resonance）は，その吸収が素材や形状で制御可能であることから，赤外光のエネルギー変換を実現するための光補集材を開発する上で有力な現象である。
筆者らの研究チームは，縮退半導体のLSPR材料群を用いることで，既存の金属ナノ材料/半導体界面を用いた系では困難であった長寿命電荷分離を実現するプラズモン誘起電荷移動系を開発することが可能であることを見いだした1, 2）。その原理を光触媒反応に応用することで，現時点で世界最高効率を示す赤外光応答水素生成光触媒を開発することに成功した。
1） Z. Lian, M. Sakamoto et al., J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 2446.
2） Z. Lian, M. Sakamoto et al., Nat. Commun. 2018, 9, 2314.
坂本雅典 京都大学化学研究所