同じ金でも世界は変わる “並べ方の科学”がひらく太陽エネルギーの未来
今回の研究により、「金ナノ粒子を超球に自己集合させたフィルムを使えば、可視光と近赤外線から成る太陽光の主要成分を平均約9割（約88.84%）吸収し、熱電発電モジュールの出力を従来の金ナノ粒子フィルムと比べて約2.4倍にできる」ことが示されました。
同じ材料でも、ナノスケールでの「並べ方」を変えると、太陽から引き出せるエネルギーの量がここまで変わるという事実は、とても示唆的です。
金という古くから知られた金属が、ミクロの世界では、殻で可視光を、芯で近赤外線を受け止める「二刀流キャッチャー」のようにふるまい、それをマクロな発電デバイスとつなぐ橋渡し役になっているのです。
責任著者のひとりであるSeungwoo Lee氏はプレスリリースで、「私たちのプラズモニック超球は、太陽スペクトル全体を収穫するためのシンプルなルートを提供します」とコメントし、このコーティング技術が高効率な太陽熱・光熱システムの導入ハードルを下げる可能性を強調しています。
もちろん、これで太陽で全ての電気が賄える日が直ぐ来るわけではありません。
使っている材料は金なので、コストもかかります。
それでも、この研究には大きな価値があります。
ナノ粒子の自己集合と簡単なコーティングだけで、発電能力を大幅にアップできることが示されたからです。
将来的には、金の代わりにより安価な金属や複数の材料を組み合わせたマルチコンポーネント超球、あるいはプラズモニック材料と誘電体を混ぜたハイブリッド超球へと発展させることで、光の吸い方（光学応答）をさらに細かく調整できるようになるかもしれません。
そうなれば太陽熱電発電や太陽熱を使った水の浄化装置、産業用の熱マネジメントなど、「光を熱に変える」ことが重要なあらゆる場面で、既存の装置を黒く塗り替えるだけで性能を底上げできるかもしれません。
参考文献
Tiny gold spheres could improve solar energy harvesting
https://www.eurekalert.org/news-releases/1114216
元論文
Plasmonic Supraballs for Scalable Broadband Solar Energy Harvesting
https://pubs.acs.org/action/showCitFormats?doi=10.1021/acsami.5c23149&ref=pdf
ライター
川勝康弘: ナゾロジー副編集長。 大学で研究生活を送ること10年と少し。 小説家としての活動履歴あり。 専門は生物学ですが、量子力学・社会学・医学・薬学なども担当します。 日々の記事作成は可能な限り、一次資料たる論文を元にするよう心がけています。 夢は最新科学をまとめて小学生用に本にすること。
編集者
ナゾロジー 編集部
