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MINAMIMOTO Hiro
Graduate School of Engineering / Department of Chemical Science and Engineering
Associate Professor

Researcher basic information

■ Research Keyword
  • Electrochemistry
  • Photoelectrochemistry
  • Hydrogen Evolution
  • Plasmonics
■ Research Areas
  • Nanotechnology/Materials / Composite materials and interfaces

Research activity information

■ Award
  • Dec. 2023 The APA Prize for Young Scientists

  • Mar. 2022 電気化学会 光電気化学懇談会, Honda-Fujishima Prize

  • Mar. 2021 電気化学会佐野賞

  • May 2018 ナノ学会, Nanoscale Horizon Award

■ Paper
■ MISC
  • MINAMIMOTO Hiro
    The Japanese Photochemistry Association, 19 Apr. 2024, photochemistry, 55(1) (1), 51 - 52, Japanese

  • 高効率グリーン水素製造に向けた固液界面の理解・制御
    南本大穂
    2024, 水素エネルギーシステム, 49(4) (4)

  • 高効率な水電解システムの開発に向けて
    南本大穂
    2024, 触媒, 66(6) (6)

  • SUGIMOTO Wataru, MINAMIMOTO Hiro
    The Electrochemical Society of Japan, 05 Mar. 2023, Denki Kagaku, 91(1) (1), 64 - 98, Japanese

  • MURAKOSHI Kei, MINAMIMOTO Hiro
    The Electrochemical Society of Japan, 05 Mar. 2023, Denki Kagaku, 91(1) (1), 99 - 103, Japanese

  • Observations of molecular dynamics through surface enhanced-Raman scattering
    南本大穂, 南本大穂, 小山田伸明, 小山田伸明, 村越敬
    2023, フォトニクスニュース(Web), 9(2) (2)

  • ナノ構造電極の水素発生反応における気泡生成-成長による触媒活性評価
    佐藤大樹, 小山田伸明, 鈴木燎侍, 南本大穂, 福島知宏, 村越敬
    2023, ナノ学会大会講演予稿集, 21st (Web)

  • Observation of isotope effect for hydrogen evolution reaction modulated by nanostructures
    佐藤大樹, 小山田伸明, 南本大穂, 福島知宏, 村越敬
    2023, 分子科学討論会講演プログラム&要旨(Web), 17th

  • Control of the interaction between two-dimensional lattice plasmon and dye exciton toward deep-strong coupling states
    大石希, 林峻大, 南本大穂, 福島知宏, 村越敬
    2023, 分子科学討論会講演プログラム&要旨(Web), 17th

  • 光局在場における光物質変換プロセスの理解に向けて—光触媒研究の新展開そして未来へ
    南本 大穂, 村越 敬
    野田 : 光機能材料研究会, Jan. 2023, 会報光触媒 = Photocatalysis, 70, 44 - 53, Japanese

  • MINAMIMOTO Hiro, MURAKOSHI Kei
    The Electrochemical Society of Japan, 05 Jun. 2022, Denki Kagaku, 90(2) (2), 122 - 128, Japanese

  • Investigation of Isotope Effects on Hydrogen Evolution Reactions through Spectroscopic Measurements
    小山田伸明, 南本大穂, 村越敬
    2022, ナノ学会大会講演予稿集, 20th

  • Control of Interfacial Water Structures using Metal Nano Structures for Effective Hydrogen Evolution Reaction
    小山田伸明, 南本大穂, 村越敬
    2022, 分子科学討論会講演プログラム&要旨(Web), 16th

  • Homma Mizuho, Minamimoto Hiro, Murakoshi Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 26 Aug. 2021, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2021.2, 366 - 366, Japanese

  • Minamimoto Hiro, Sato Daiki, Murakoshi Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 26 Aug. 2021, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2021.2, 983 - 983, Japanese

  • Oyamada Nobuaki, Minamimoto Hiro, Murakoshi Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 26 Aug. 2021, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2021.2, 984 - 984, Japanese

  • Observation of Water Structure during Hydrogen Evolution Reactions under High Static Pressure
    小山田伸明, 南本大穂, 村越敬
    2021, 電気化学秋季大会講演要旨集(CD-ROM), 2021

  • Observation of Molecular Process on Plasmon-Induced Hydrogen Evolution Reaction via insitu Electrochemical Surface-Enhanced Raman Scattering Measurements
    鈴木燎侍, 南本大穂, 村越敬
    2021, 日本化学会春季年会講演予稿集(Web), 101st

  • Control Factor of the Molecular Optical Trapping at Solid-Liquid Interface
    OYAMADA Nobuaki, MINAMIMOTO Hiro, MURAKOSHI Kei
    2021, 日本化学会春季年会講演予稿集(Web), 101st

  • Electrochemical tuning of coupling strength in strong coupling system between lattice plasmons and molecular excitons
    HAYASHI Takahiro, OIKAWA Shunpei, MINAMIMOTO Hiro, MURAKOSHI Kei
    2021, 日本化学会春季年会講演予稿集(Web), 101st

  • Electrochemical Control of Coupling Strength between Two-Dimensional Lattice Plasmon and Molecular Excitons
    林峻大, 及川隼平, 南本大穂, 村越敬
    2021, 電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM), 88th

  • Efficient Control of Isotopic Hydrogen Evolution Reaction at Nano-structured Electrode Interface
    南本大穂, 逢坂凌, 向山義治, 村越敬
    2021, 電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM), 88th

  • Isotope-selective Hydrogen Evolution Reaction on Ni Nanostructured Electrodes
    本間瑞穂, 南本大穂, 村越敬
    2021, ナノ学会大会講演予稿集, 19th

  • Unique Reactivity on Visible-Light Induced Hydrogen Evolution Reactions
    南本大穂, 佐藤大樹, 村越敬
    2021, ナノ学会大会講演予稿集, 19th

  • Oyamada Nobuaki, Minamimoto Hiro, Muramoto Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 26 Aug. 2020, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2020.2, 429 - 429, Japanese

  • Sato Daiki, Minamimoto Hiro, Murakoshi Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 26 Aug. 2020, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2020.2, 273 - 273, Japanese

  • Minamimoto Hiro, Hayashi Toshihiro, Murakoshi Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 26 Aug. 2020, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2020.2, 530 - 530, Japanese

  • Hiro Minamimoto, Kei Murakoshi
    Aug. 2020, Current Opinion in Electrochemistry, 22, 186 - 194
    Book review

  • 南本 大穂
    公益社団法人 電気化学会, 05 Mar. 2020, 電気化学, 88(1) (1), 65 - 65, Japanese

  • Hayashi Takahiro, Oikawa Shunpei, Minamimoto Hiro, Murakoshi Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 28 Feb. 2020, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2020.1, 1060 - 1060, Japanese

  • Minamimoto Hiro, Sato Daiki, Kei Murakoshi
    The Japan Society of Applied Physics, 28 Feb. 2020, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2020.1, 1059 - 1059, Japanese

  • 表面増強ラマン散乱を用いた局在電場空間における少数分子の動的評価—Adsorption Dynamic of a Small Number of Molecules in Strong Electromagnetic Field Monitored by Surface-Enhanced Raman Scattering
    小山田 伸明, 南本 大穂, 李 笑瑋, 村越 敬
    豊中 : ナノ学会, Oct. 2019, ナノ学会会報 = The bulletin of the Society of Nano Science and Technology, 18(1) (1), 15 - 19, Japanese

  • Hayashi Takahiro, Oikawa Shunpei, Minamimoto Hiro, Murakoshi Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 04 Sep. 2019, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2019.2, 1111 - 1111, Japanese

  • Oyamada Nobuaki, Minamimoto Hiro, Murakoshi Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 04 Sep. 2019, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2019.2, 579 - 579, Japanese

  • Oikawa Shunpei, Minamimoto Hiro, Murakoshi Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 04 Sep. 2019, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2019.2, 1112 - 1112, Japanese

  • Minamimoto Hiro, Sato Daiki, Murakoshi Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 04 Sep. 2019, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2019.2, 1089 - 1089, Japanese

  • Minamimoto Hiro, Daiki Sato, Kei Murakoshi
    The Japan Society of Applied Physics, 25 Feb. 2019, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2019.1, 975 - 975, Japanese

  • Oikawa Shunpei, Minamimoto Hiro, Murakoshi Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 25 Feb. 2019, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2019.1, 977 - 977, Japanese

  • 表面増強ラマン散乱を用いた局在電場空間における少数分子の動的評価
    小山田伸明, 南本大穂, LI Xiaowei, 村越敬
    2019, ナノ学会会報, 18(1) (1)

  • 表面増強ラマン散乱を用いた局在電場空間における少数分子の動的評価
    小山田伸明, 南本大穂, 村越敬
    2019, ナノ学会大会講演予稿集, 17th

  • 電気化学的アプローチによる二次元格子構造体の光学特性制御—Optical Property Tuning of Two Dimensional Au Lattice Structure via Electrochemical Method
    林 峻大, 及川 隼平, 柴崎 ありす, 李 笑瑋, 南本 大穂, 村越 敬
    豊中 : ナノ学会, Nov. 2018, ナノ学会会報 = The bulletin of the Society of Nano Science and Technology, 17(1) (1), 21 - 25, Japanese

  • 高次モードプラズモン誘起による電子移動反応—Higher-order Plasmon-induced Electron Transfer Reactions
    南本 大穂, 張 晋江, 戸田 貴大, 李 笑瑋, 村越 敬
    豊中 : ナノ学会, Nov. 2018, ナノ学会会報 = The bulletin of the Society of Nano Science and Technology, 17(1) (1), 17 - 20, Japanese

  • 表面増強ラマン散乱による分子光トラッピング追跡
    小山田伸明, 脇坂優美, 加藤郁也, 南本大穂, 村越敬
    2018, 化学系学協会北海道支部冬季研究発表会(Web), 2018

  • 電気化学表面増強ラマン散乱観測による単分子運動制御の試み
    小山田伸明, 加藤郁也, LI Xiaowei, 南本大穂, 村越敬
    2018, 日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM), 98th

  • Evaluation of Charge Transfer Process for Plasmonic Photoelectric Conversion System via Raman Spectroscopic Measurement
    安田 健介, 李 笑璋, 南本 大穂, 周 睿風, 保田 諭, 村越 敬
    豊中 : ナノ学会, Oct. 2017, ナノ学会会報 = The bulletin of the Society of Nano Science and Technology, 16(1) (1), 31 - 34, Japanese

  • Reversible Fine Tuning of Optical Property of Gold Nanodimer Structure by Electrochemical Cu Monolayer via Raman Spectroscopic Measurement
    及川 隼平, 南本 大穂, 村越 敬
    豊中 : ナノ学会, Oct. 2017, ナノ学会会報 = The bulletin of the Society of Nano Science and Technology, 16(1) (1), 15 - 18, Japanese

  • 水素発生反応における電極表面構造変化
    古川貴祥, 南本大穂, 村越敬
    28 Aug. 2017, 電気化学秋季大会講演要旨集(CD‐ROM), 2017, ROMBUNNO.1H03, Japanese

  • 表面増強ラマン散乱を用いた固液界面における水素発生プロセスの解明
    南本大穂, 及川隼平, 村越敬
    28 Aug. 2017, 電気化学秋季大会講演要旨集(CD‐ROM), 2017, ROMBUNNO.1H02, Japanese

  • プラズモニック光電変換系におけるキャリア移動過程の解明
    安田健介, LI Xiaowei, 南本大穂, ZHOU Ruifeng, 保田諭, 村越敬
    28 Aug. 2017, 電気化学秋季大会講演要旨集(CD‐ROM), 2017, ROMBUNNO.2L05, Japanese

  • 水の電気化学還元反応における反応生成物解析
    逢坂凌, 南本大穂, 村越敬
    28 Aug. 2017, 電気化学秋季大会講演要旨集(CD‐ROM), 2017, ROMBUNNO.1H01, Japanese

  • 電気化学手法を用いたプラズモニック金属ナノ構造の極限幾何形状制御
    南本大穂, 及川隼平, 村越敬
    28 Aug. 2017, 電気化学秋季大会講演要旨集(CD‐ROM), 2017, ROMBUNNO.1E10, Japanese

  • 電気化学Auナノ構造制御と顕微散乱分光評価
    及川隼平, 南本大穂, 村越敬
    10 May 2017, ナノ学会大会講演予稿集, 15th, 108, Japanese

  • p型半導体によるプラズモン誘起水素発生電極系の構築
    藤井桃子, 安田健介, LI Xiaowei, 南本大穂, 村越敬
    10 May 2017, ナノ学会大会講演予稿集, 15th, 105, Japanese

  • 表面増強ラマン散乱測定による水素発生反応における同位体効果の観測
    南本大穂, 村越敬
    10 May 2017, ナノ学会大会講演予稿集, 15th, 44, Japanese

  • ラマン分光法によるプラズニック光電変換系における電荷移動過程評価
    安田健介, 南本大穂, ZHOU Ruifeng, 保田諭, 村越敬
    10 May 2017, ナノ学会大会講演予稿集, 15th, 106, Japanese

  • 表面増強ラマン分光計測による強結合状態の電気化学的変調機構の解明
    加藤郁也, 南本大穂, 村越敬
    10 May 2017, ナノ学会大会講演予稿集, 15th, 121, Japanese

  • 電気化学的アプローチによる金属ナノ構造のプラズモニック特性制御
    南本大穂, 及川隼平, 保田諭, 村越敬
    17 Mar. 2017, 電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM), 84th, ROMBUNNO.1F18, Japanese

  • 表面増強ラマン散乱測定による電気化学水素発生下の水分子挙動の観測
    南本大穂, 村越敬
    17 Mar. 2017, 電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM), 84th, ROMBUNNO.1T12, Japanese

  • グラフェン/金属ナノ複合光電変換電極の界面電子状態評価
    安田健介, 南本大穂, ZHOU Ruifeng, 保田諭, 村越敬
    17 Mar. 2017, 電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM), 84th, ROMBUNNO.1E23, Japanese

  • 新規光物質相の電気化学in‐situ表面増強ラマン分光評価の試み
    加藤郁也, 南本大穂, 村越敬
    03 Mar. 2017, 日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM), 97th, ROMBUNNO.4B1‐02, Japanese

  • 電気化学手法によるプラズモニック金属ナノ構造の光学特性自在制御
    及川隼平, 南本大穂, 村越敬
    03 Mar. 2017, 日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM), 97th, ROMBUNNO.2B4‐12, Japanese

  • 南本 大穂
    公益社団法人 電気化学会, 2017, 85(4) (4), 216 - 216, Japanese

  • Auナノ二量体構造のin‐situ電気化学顕微鏡散乱分光評価
    及川隼平, 大貫温順, 木村夏実, 南本大穂, 村越敬
    豊中 : ナノ学会, 30 Nov. 2016, ナノ学会会報, 15(1) (1), 15 - 19, Japanese

  • Minamimoto Hiro, Toda Takahiro, Yasuda Satoshi, Murakoshi Kei
    The Japan Society of Applied Physics, 01 Sep. 2016, JSAP Annual Meetings Extended Abstracts, 2016.2, 959 - 959, Japanese

  • 強結合分子系の電気化学in‐situ表面増強ラマン散乱観測
    加藤郁也, 脇坂優美, 南本大穂, 村越敬
    14 Jun. 2016, ナノ学会大会講演予稿集, 14th, 94, Japanese

  • プラズモン誘起化学反応における局所反応活性サイトの可視化
    南本大穂, 戸田貴大, 二嶋諒, 保田諭, 村越敬
    14 Jun. 2016, ナノ学会大会講演予稿集, 14th, 66, Japanese

  • Auナノ二量体構造のin‐situ電気化学顕微散乱分光評価
    及川隼平, 大貫温順, 木村夏実, 南本大穂, 村越敬
    14 Jun. 2016, ナノ学会大会講演予稿集, 14th, 118, Japanese

  • 電解重合反応を利用したプラズモニック光電変換電極における反応活性サイトの可視化
    南本大穂, 戸田貴大, 二島諒, LI Xiaowei, 保田諭, 村越敬
    23 Mar. 2016, 電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM), 83rd, ROMBUNNO.3J29, Japanese

  • 電気化学手法を用いた金ナノ二量体構造の精密制御
    南本大穂, 及川隼平, 大貫温順, 保田諭, 村越敬
    23 Mar. 2016, 電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM), 83rd, ROMBUNNO.1E07, Japanese

  • Auナノ二量体間隙の精密制御
    及川隼平, 大貫温順, 木村夏実, 南本大穂, 村越敬
    10 Mar. 2016, 日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM), 96th, ROMBUNNO.3B7‐04, Japanese

  • 高次ナノ金属構造を有するプラズモニック光電変換電極の作製
    安田健介, 戸田貴大, LI Xiaowei, 南本大穂, 保田諭, 村越敬
    10 Mar. 2016, 日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM), 96th, ROMBUNNO.3B7‐03, Japanese

  • 電気化学制御下における色素励起子―プラズモン強結合系のin‐situラマン分光評価
    加藤郁也, 脇坂優美, 南本大穂, 村越敬
    10 Mar. 2016, 日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM), 96th, ROMBUNNO.2E6‐48, Japanese

  • 電気化学手法による金属構造ナノ制御とin‐situ顕微散乱分光評価
    及川隼平, 大貫温順, 木村夏実, 南本大穂, 村越敬
    2016, 化学系学協会北海道支部冬季研究発表会講演要旨集(CD-ROM), 2016, ROMBUNNO.2C07, Japanese

  • 色素励起子‐プラズモン強結合状態の電気化学in‐situ表面増強ラマン散乱評価
    加藤郁也, 脇坂優美, 南本大穂, 村越敬
    2016, 化学系学協会北海道支部冬季研究発表会講演要旨集(CD-ROM), 2016, ROMBUNNO.2C06, Japanese

  • Auナノ粒子積層構造による酸化チタン電極の可視光電変換能制御
    安田健介, 戸田貴大, 李笑い, 南本大穂, 保田諭, 村越敬
    2016, 化学系学協会北海道支部冬季研究発表会講演要旨集(CD-ROM), 2016, ROMBUNNO.2C05, Japanese

  • 色素励起子‐プラズモン強結合系の電気化学in‐situ表面増強ラマン散乱計測
    加藤郁也, 脇坂優美, 長澤文嘉, 南本大穂, 村越敬
    08 Sep. 2015, 光化学討論会講演要旨集, 2015(CD-ROM) (CD-ROM), ROMBUNNO.3P030, Japanese

  • 電気化学Auナノ構造制御と顕微散乱分光評価
    及川隼平, 大貫温順, 木村夏実, 南本大穂, 村越敬
    08 Sep. 2015, 光化学討論会講演要旨集, 2015(CD-ROM) (CD-ROM), ROMBUNNO.3P019, Japanese

  • Auナノハイブリッド構造による酸化チタン単結晶の光電変換能制御
    安田健介, 戸田貴大, LI Xiaowei, 南本大穂, 保田諭, 保田諭, 村越敬
    08 Sep. 2015, 光化学討論会講演要旨集, 2015(CD-ROM) (CD-ROM), ROMBUNNO.1P047, Japanese

  • 固液界面の水素発生分子プロセスのin‐situ表面増強ラマン散乱観測
    南本大穂, 保田諭, 村越敬
    08 Sep. 2015, 光化学討論会講演要旨集, 2015(CD-ROM) (CD-ROM), ROMBUNNO.3A02, Japanese

  • 南本 大穂
    公益社団法人 電気化学会, 2015, 83(6) (6), 498 - 499, English

  • 金属イオンを含むイオン液体への電子線照射による金属微小構造体の作製
    入江晴康, 南本大穂, 上松太郎, 津田哲哉, 今西哲士, 関修平, 桑畑進
    2015, 電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM), 82nd

  • 金属ナノ構造における水素発生過程のin‐situ電気化学表面増強ラマン散乱観測
    南本大穂, 保田諭, 村越敬
    2015, 分子科学討論会講演プログラム&要旨(Web), 9th, ROMBUNNO.2B15 (WEB ONLY), Japanese

  • イオン液体への電子線照射による高分子および金属微小構造体の作製
    入江晴康, 南本大穂, 今西哲士, 上松太郎, 津田哲哉, 関修平, 桑畑進
    2014, 電気化学会大会講演要旨集, 81st

  • イオン液体への量子ビーム照射による高分子3Dパターン生成
    桑畑進, 南本大穂, 津田哲哉
    2014, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 63(2) (2)

  • イオン液体中への量子ビーム照射による三次元マイクロ・ナノ構造体の作製
    南本大穂, 津田哲哉, 今西哲士, 今西哲士, 関修平, 桑畑進, 桑畑進
    2013, 日本化学会講演予稿集, 93rd(2) (2)

  • 重合性イオン液体への量子ビーム照射によるマイクロ・ナノパターニング
    南本大穂, 今西哲士, 上松太郎, 津田哲哉, 関修平, 桑畑進
    2013, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 62(2) (2)

  • 内田 修平, 田口 敦清, 南本 大穂, 津田 哲哉, 山村 和也, 是津 信行
    公益社団法人 応用物理学会, 16 Aug. 2011, 応用物理学会学術講演会講演予稿集, 2011.2, 2221 - 2221, Japanese

  • 重合性イオン液体への量子ビーム照射による3次元パターンの作製
    桑畑進, 南本大穂, 井上浩輔, 津田哲哉, 今西哲士, 今西哲士, 細矢憲, 宇山浩, 関修平
    2011, 高分子学会予稿集(CD-ROM), 60(2 Disk1) (2 Disk1)

  • イオン液体を反応媒体に用いた量子ビームによるマイクロ・ナノ構造体の作成
    南本大穂, 井上浩輔, 馬場正博, 津田哲哉, 今西哲士, 今西哲士, 関修平, 桑畑進, 桑畑進
    2010, 溶融塩化学討論会要旨集, 42nd

■ Affiliated Academic Society
  • Society of Nano Science and Technology

  • THE JAPAN SOCIETY OF APPLIED PHYSICS

  • THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY OF JAPAN

  • THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN

  • 光化学協会

■ Research Themes
  • Electrochemistry of Polaritonic Substrates
    村越 敬, 福島 知宏, 南本 大穂
    Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering), Hokkaido University, 30 Jun. 2022 - 31 Mar. 2025
    本研究においては水分子と共振場が強く相互作用したポラリトン状態に着目し、界面プロトン移動度制御に基づく多電子移動電極反応の効率化を目指す。共振器中において電解質水溶液のプロトン移動度が一桁上昇したことに端をなしており、共振器構造体を電極―電解質界面へと導入することによって、界面プロトン移動度制御を行い、触媒活性である過電圧低減や反応選択性を導入する試みである。 4電子移動反応である酸素発生反応を対象として、構造電極の与える効果に関して検討を行った。構造電極の作成はレーザーリソグラフィなどのトップダウンの手法を利用して行い、電気化学応答が十分に計測可能な面積での良好な矩形構造の作成に成功した。これらの構造体は赤外領域においてフォトニックバンドを有していることが明らかとなり、分子振動と共鳴可能な共振器構造体を電極―電解質界面において作成することに成功した。さらには触媒活性の構造依存性を検証するために電気化学電位制御下での顕微観察を導入し、活性の高い電極のスクリーニングが可能であることを実証した。構造電極の光学特性が水のOH伸縮振動と共鳴する場合には触媒活性が加速されることを明らかとした。さらには非緩衝溶液において観測されるOH－の拡散に由来する触媒電流の増大が確認され、従来の共振器において観測されていた界面のイオン移動度の制御が可能となることを実証した。またNi―Fe系触媒の開発も同時に行い、電極構造を保持したままでのFeドーピングによる活性向上も実証した。酸素発生反応の機構解析を網羅的に行うために熱力学―速度論パラメータの機械学習をもととした反応速度解析手法を開発した。これらの手法を利用することにより、実験データと同時に熱力学―速度論パラメータの網羅的探索および反応パスの検証を行うことを可能とした。

  • Development of Spatially Selective Visible Light Energy Conversion System
    南本 大穂
    Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Early-Career Scientists, Kobe University, 01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2024

  • Establishment of Light-Energy Conversion at Nano Optical Field
    南本 大穂
    Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Hokkaido University, 01 Apr. 2020 - 31 Mar. 2022
    本研究では、太陽光に多く含まれる可視光のエネルギーを高効率に化学物質に変換可能とする新規技術の創生を目指し、金属ナノ構造において発現する局在表面プラズモン共鳴を利用した光電変換系の確立に取り組んだ。前年度までの取り組みにより、p型半導体に金属ナノ構造を担持することで、生成した正孔の半導体への注入を介して、金属ナノ構造-半導体界面において還元反応を制御する系を確立し、それによる可視光誘起水素発生系を達成した。さらには溶液条件を検討することで通常の電極系とはことなる電極活性の特異pH依存性を確認した。本年度における取り組みにおいては、同位体効果の観測により表面分子過程の詳細な知見を得ることを目指した検証を行った。その結果、当該系においては通常の電極では見られない逆同位体効果が発現することを明らかにした。更には本事実を基に、電気化学的な速度論解析手法を導入することで、本系において分子選択的な表面プロセスの加速が発現し、そのことが観測された逆同位体効果の起源であるという事実を見出した。本取り組みに加えて、種々のp型半導体の検討を通じて、反応に関与する励起電子の電気化学電位を決定することに成功するとともに、助触媒の光析出を行うことで水素発生の光電変換効率を飛躍的に向上させることも見出した。これら得られた全ての成果は、局在表面プラズモン共鳴が誘起する光局在場における可視光誘起物質変換系の最適化へと繋がる指針になると期待される。

  • Establishment of the Novel Molecular Manipulation Technique using Localized Surface Plasmon Resonance
    Minamimoto Hiro
    Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), Hokkaido University, 01 Apr. 2016 - 31 Mar. 2018
    In the present investigation, we have tried to establish the novel molecular manipulation method using localized surface plasmon resonance. Recently, several theoretical studies have expected that very small particles or molecules can be optically trapped in the strong optical field due to its spatial gradient. Based on this fact, we have attempted to observe the plasmonic molecular trapping behavior via surface-enhanced Raman scattering measurements. Furthermore, for the arbitrary control of the molecular trapping behavior, we have introduced the electrochemical method into the system which can control the molecular adsorption state at the metal surface. The present achievements would indicate the possibility for the realization of the future molecular control method and the arbitrary control of the localized chemical reactions.

  • Control of electronic excitation induced by localized surface plasmon resonance
    Kei Murakoshi, IKEDA Katsuyoshi
    Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 01 Apr. 2014 - 31 Mar. 2017
    We have revealed that strong coupling states between localized surface plasmons and molecule excitons affect the Raman enhancement. Tuning of the localized surface plasmon resonance energy by changing metal nano-dimer structures leads to the modulation of the hybridized polariton energy of the hybridized system between metal nano-dimer structures and organic dye molecules. Maximum Raman enhancement was obtained at an optimized resonant energy between the hybrid states and Raman excitation. The coupling strength can be controlled by not only the structure of metal nano-dimer, but also the electrochemical potential of the system. The density of free electrons in metal nanostructures as well as the redox states of molecules can be varied by the electrochemical potential of the systems, resulting in the changes of the strong coupling states. The present finding can be extended into general scheme of the control for the light-matter interaction.

  • 多色光応答光電変換デバイス創出へ向けた半導体/金属電極の高機能化
    南本 大穂
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 研究活動スタート支援, 北海道大学, 28 Aug. 2015 - 31 Mar. 2016
    多色光応答光電変換デバイス創出を志向し、導電性高分子の電解重合反応を用いたプラズモニック光電変換電極における反応メカニズムの解明を目的として研究を行った。 酸化チタン表面にAuナノ構造体を修飾すると、Au近傍に誘起される局在プラズモン誘起により、本来酸化チタンが光応答を示さない波長領域で光電変換能が付与される。この系では、光照射に伴うプラズモン誘起により電子/正孔対が形成し、生成した電子が酸化チタンの伝導帯へと注入され、Au表面では正孔による酸化反応が進行することで光応答が発現すると考えられている。しかしながら、未だ電荷移動反応の詳細は明らかとなっておらず、半導体/金属電極の高機能化に向けては更なるブレイクスルーが求められている。本研究では、プラズモン誘起酸化反応により進行する導電性高分子であるポリピロールの酸化重合反応過程を詳細に観察することで、多色光応答光電変換デバイス創出へ向けた基礎的知見を得ることを目指した。 トップダウン手法を用いて作製した種々のAuナノ構造体への近赤外光照射により重合析出したポリピロールを、走査型電子顕微鏡や原子間力顕微鏡等の種々の分析手法を用いて評価した。その結果、Au構造近傍に誘起されるプラズモン増強電場におけるポリピロールの選択的析出を確認し、Au構造と半導体界面付近の空間的活性サイトの特定に成功した。それと同時に、半導体/金属電極の電気化学電極電位を変調することで、電極表面上で誘起されるプラズモン誘起酸化反応において、半導体と金属界面に正孔が捕捉されることである種の反応活性準位が形成していることを実験的に明らかにした。本成果により得られた事実は、多色光子応答に基づく光エネルギー変換を可能とする系を構築するための基礎的知見であると言える。

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