廣島大學全球首次發現可將光強度增至500倍的氧化鈦材料

日本廣島大學的研發小組觀測到了氧化鈦對光的巨大增強效果。這項成果的特點是：（1）開發了極易製作具有巨大增強效果的方法，（2）光的增強度在半導體中為世界最高值，（3）對象材料為目前廣泛使用的氧化鈦。

向氧化鈦多孔膜照射光之後，光會產生強烈的相互作用（米氏共振），膜上物質能以超高效率（最大30000倍）接收光能。另外，研發小組還成功開發了最大程度增強光的材料製作配方，並查明了實現巨大增強的原理（圖1）。

圖1：氧化鈦多孔膜的光增強效果概略圖。製作多孔膜需要2道工序，先將實現微細化的氧化鈦微粒溶液滴到玻璃基板上，然後使之乾燥。向該樣品照射光之後，表面附近的分子會高效率發光。增強度達到500倍，按單一分子計算的話增強度達到30000倍。

在化學性質和物理性質都非常穩定，且得到廣泛應用的氧化物——半導體氧化鈦中，此次首次發現了發光的巨大增強效果。產生巨大增強效果的氧化鈦多孔膜可通過以下2道工序輕鬆製作得到。①在常溫下將市售的氧化鈦粉末與水和甲醇一起粉碎，實現微細化，②把通過①製作的溶液滴到玻璃板等載體上，在常溫下乾燥成膜（圖2）。另外，製作的材料面積可以較大。簡單的製造方法對於實用化也有很大助益。

圖2： 氧化鈦多孔膜的製作方法概略圖。將含有氧化鈦微粒的溶液滴落到玻璃基板上，在常溫下使之乾燥。上圖：將微粒分散到水和甲醇的混合溶劑中，下圖：將微粒分散到甲醇中。根據水和甲醇的混合比例及氧化鈦濃度的不同，多孔膜的結構會發生變化，增強度也會隨之改變。論文中發布了製作最優結構的配方。

此次的研究成果已經發布在國際科學雜誌《先進光學材料》（Advanced Optical Materials）的在線版上。

文 客觀日本編輯部

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