据报道，替代能源领域最热门的领域莫过于人工光合作用，研究论文从2010年的11000篇跃升至2017年的21500篇一些估计人工光合作用用于将水分子分解为氢和氧，或减少二氧化碳去年我们参观了美国能源部人工光合作用联合中心（JCAP）-该领域世界领先的实验室之一。我们看到，劈水研究已经达到了一个成功的水平，这使得研究人员着眼于减少二氧化碳的新挑战。
在这一研究领域的一个重大进展中，日本科学家开发了一种光电极，该光电极使用的是一种二氧化钛半导体，该半导体位于金膜和金纳米粒子之间。该设备能够吸收85%的可见光。此外，这种新型电极的光电转换效率是不使用金纳米薄膜的器件的11倍。结果是：它可以产生一种非常有效的方法，将阳光转化为可再生能源。
在杂志上描述的研究中纳米技术日本札幌北海道大学的研究人员与台湾国立交通大学的研究者合作发现，在二氧化钛等半导体材料上添加金纳米粒子，并不能提供他们希望实现的新电极的光吸收量。
要想大幅提高光吸收效率，关键在于制作一个由100纳米金膜和纳米金颗粒组成的材料三明治，作为中间二氧化钛半导体的外层“面包”。当光线照射到一侧的金纳米颗粒时，另一侧的金膜就像一面镜子，将光线捕获在纳米腔中，这样金纳米颗粒就可以继续吸收更多的光线。
金膜的添加对于创建纳米空腔至关重要。但是金纳米粒子的使用等离子体电子学它利用了光子撞击金属表面时产生的电子波，也非常宝贵。
当光撞击金纳米粒子产生的表面等离子体激元与纳米腔以相同波长共振时，等离子体激元和腔之间发生强烈耦合，从而实现将光转换为电流的高效率。
Hiroaki Misawa先生领导这项研究的北海道大学教授承认，很难将光电极的效率直接与其他水分裂系统进行比较。
Misawa说：“在这种情况下，如果系统中制备了大量半导体粒子，则表观吸收会增加。”。“另一方面，还开发了一种使用硅太阳能电池的水分裂系统，其中所有可见光都可以用于水的分裂。因此，很难确定地进行比较。最重要的是，在这项研究中，即使使用金属氧化物半导体电体，也可以获得85%的可见光焊极厚度仅为30纳米，材料数量非常少。”
在未来的研究中，Misawa和他的团队将探索强耦合增强、等离子体诱导电荷形成和分离的机制。他们还打算将他们开发的光电极应用于其他光能转换，如氨光合作用和固态太阳能电池。
