東京工業大学の梶川浩太郎教授・海老原佑亮修士課程学生、芝浦工業大学の下条雅幸教授による研究グループは、ハス(蓮)の葉のナノ構造を鋳型に使い、高効率で大面積の「超薄膜光吸収メタマテリアル」の作製に成功した。

 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。しかし、その多くは、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いという課題があった。

 ハスの葉は、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、強い撥水性(水を弾く性質)を持つ。さらに、こぶ構造に加えて、こぶの表面には多数のマカロニ状のナノ構造が分布している。

 そこで今回の研究では、ハスの葉の構造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、ハスの葉の上に膜厚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大面積光メタマテリアル構造を作製した。そして、実際に、ドクダミやヨモギやサンショウ(山椒)の葉に同じ被覆をした時とは違う色合いを示すことが明らかになった。

 今後は、本研究成果が、太陽電池の効率向上や高効率の光熱変換材料として応用できると期待されている。

 なお、この内容は「Scientific Reports」に掲載された。論文タイトルは、「Biometamaterials:Black Ultrathin Gold Film Fabricated on Lotus Leaf」。