> > 東工大など「ハスの葉のミクロな凸凹を型に使ったら、すごい素材ができました」

東工大など「ハスの葉のミクロな凸凹を型に使ったら、すごい素材ができました」

記事を保存
東工大など「ハスの葉のミクロな凸凹を型に使ったら、すごい素材ができました」

東京工業大学と芝浦工業大学は、ハス(蓮)の葉表面にあるマカロニ状のナノ構造を鋳型に使い、金の薄膜で被覆するだけで、高効率で大面積の、光を効率よく吸収する物質「超薄膜光吸収メタマテリアル」の作製に成功したと発表した。

このメタマテリアル(人工的なナノ構造を使った特異な光学的性質を示す物質)は光をトラップして、すべての可視光領域で反射率が1%以下という良好な光吸収構造となっている。本成果は太陽電池の効率向上や光熱変換素子への応用が期待される。

水を弾くミクロサイズの凸凹に金をコーティング

ハスの葉の表面は強い撥水性(水を弾く性質)を持つ。これは、表面のミクロな凹凸のこぶ構造が撥水性を強めているためである。このミクロなこぶ構造に加えて、こぶの表面に直径100nm程度の多数のマカロニ状のナノ構造が分布している。

蓮の花と葉の表面のミクロ構造

蓮の花と葉の表面のミクロ構造

研究グループは高分解能走査型電子顕微観察により、この構造を見出し、これを鋳型として利用すれば光メタマテリアルを作製できると考えて研究を行った。その結果、ハスの葉の表面に膜厚10~30nmの金を被覆するだけで、照射された光をトラップして外に逃がさない光メタマテリアル構造の作製に成功した。

ドクダミの葉など、ナノ構造を持たない植物でも試したところ、光メタマテリアル構造は作製できず、ハスの葉のナノ構造が光のトラップに重要な役割を果たしていることがわかった。

今回作製に成功した光メタマテリアル構造は10~30nmという極めて薄い金属膜で光吸収構造が構築できるため、太陽電池の効率向上や高効率の光熱変換材料として期待できる。また、自然界のナノ構造を使った様々な大面積光メタマテリアル実現の可能性を示唆している。

低コストで高機能な素材を作製できる可能性が

光メタマテリアルは人工的なナノ構造を使った特異な光学的性質を示す物質である。負の屈折や物質の不可視化(クローキング)、高効率光吸収構造などに利用できる可能性があるため、多くの研究者の注目を集めている。光メタマテリアルの多くは、これまで微細加工技術を使って作製されてきた。そのため、低コストで大面積の光メタマテリアルを作製することは難しかった。

研究グループは自然界のナノ構造を利用して、特異な光学的性質を持つ人工材料の作製に成功した。自然界のナノ構造を利用すれば低コストで大面積のメタマテリアルが作製できる可能性があるため、基礎的な興味だけでなく応用上も意義がある。今回は高効率な光を吸収する構造を研究した。

【参考】
芝浦工業大学 - ハスの葉を鋳型にメタマテリアル作製

関連セミナー・イベント情報

関連カテゴリ

プレスリリースを受け付けております

環境ビジネスオンラインでは、皆様からの環境に関する情報をお待ちしています。

新製品・新サービス、研究内容、法令情報、イベント・セミナー、海外の環境ビジネス情報など、お気軽にお寄せ下さい。お送り頂いた内容を、編集部にて拝見いたします。

こちらから、必要事項をご記入ください

Copyright © 2012 日本ビジネス出版. All rights reserved.