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光制御素子

国内特許コード P160012754
整理番号 S2014-0951-N0
掲載日 2016年2月5日
出願番号 特願2014-097715
公開番号 特開2015-215451
出願日 平成26年5月9日(2014.5.9)
公開日 平成27年12月3日(2015.12.3)
発明者
  • 池田 勝佳
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
発明の名称 光制御素子
発明の概要 【課題】プラズモン共鳴波長を簡単に変えて、光制御を行うことが可能な光制御素子を提供する。
【解決手段】 この光制御素子は、エネルギー入力に応じて電子を供給する電子供給材料2と、電子供給材料2上に設けられプラズモン共鳴可能な金属体3と、金属体3に設けられ、電子供給材料2からの電子が供給される水素吸蔵材料4と、水素吸蔵材料4に接触するプロトン供与体5とを備えている。電子供給材料2から金属体3を介して水素吸蔵材料4に伝達される電子量に応じて、プロトン供与体5から水素吸蔵材料に吸蔵されるプロトン(水素)量が変化し、水素吸蔵材料4が設けられた金属体3のプラズモン共鳴周波数が変化する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


金属ナノ構造(プラズモン共鳴可能な金属体)の示すプラズモン共鳴現象は、光学・光化学・分光学などの分野において現在大きな注目を集めている。プラズモン共鳴自身は古くから知られている現象で、ステンドグラスの赤色の起源としても知られているように、特定の波長(色)の光を強く吸収する効果がある。また、吸収された光エネルギーが金属ナノ構造の周囲に局在するため、単なるカラーフィルタではなく、ナノ空間内で効率的に光化学反応を起こすなどの目的で、新しい光制御・利用技術として精力的な研究が進められている。プラズモン共鳴の波長特性は「金属ナノ構造の大きさや形状」によって自在に設計可能であり、可視~近赤外の幅広い領域で任意の色を持つ光学材料を設計可能である。



例えば、図7における波長λ(nm)と正規化した消光度αとの関係に示すように、金属ナノ構造として、長さ40nm、60nm、80nm、100nm、120nmのロッドを用意し、それぞれのロッドは、固有の共鳴波長を有しており、それぞれのロッドに対応する共鳴波長の光を照射した場合には、プラズモン共鳴が生じ、入射した光の消光度αが高くなる。なお、同図のロッドの幅と高さは共に20nmであるとする。なお、金ナノ構造としてのロッドの長さによる共鳴特性の変化は、計算結果を示すものであり、消光度αは、媒体による散乱・吸収を含めた透過光減少の程度を表している。



しかしながら、プラズモン共鳴現象の長所である「金属ナノ構造の大きさや形状による共鳴波長の制御性」は、逆に言えば、金属ナノ構造を構築した後で、その共鳴波長を意図的に変えられないという短所にもなる。つまり、光や電気などの外部刺激によるプラズモン共鳴特性の動的かつ可逆な制御は困難といえる。これまでの報告では、銀ナノ構造の溶解・再析出を利用したプラズモン共鳴特性の制御が、マルチカラーフォトクロミズムとして報告されている(非特許文献1)。

産業上の利用分野


本発明は、水素吸蔵現象を利用した光制御素子に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
エネルギー入力に応じて電子を供給する電子供給材料と、
前記電子供給材料上に設けられプラズモン共鳴可能な金属体と、
前記金属体に設けられ、前記電子供給材料からの電子が供給される水素吸蔵材料と、
前記水素吸蔵材料に接触するプロトン供与体と、
を備えることを特徴とする光制御素子。

【請求項2】
前記エネルギーは励起光であり、
前記電子供給材料は、半導体材料であることを特徴とする、
請求項1に記載の光制御素子。

【請求項3】
前記エネルギーは電源からの電子エネルギーであり、
前記電子供給材料は、導体であることを特徴とする、
請求項1に記載の光制御素子。

【請求項4】
前記金属体は、金、銀又は銅を含むことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の光制御素子。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 2K102AA40
  • 2K102BA01
  • 2K102BB01
  • 2K102BC01
  • 2K102BC04
  • 2K102BD01
  • 2K102DA16
  • 2K102DD08
  • 2K102EA02
画像

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JP2014097715thum.jpg
出願権利状態 公開
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