Development of Photocatalytic System Enabling Synthesis of Multiple Products from One Photon
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20K05652
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 35030:Organic functional materials-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
酒井 隼人 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (60708486)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 一重項分裂 / アセン / 二量体 / 励起ダイナミクス / 不斉 / 光触媒 / 光反応 |
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| Outline of Research at the Start |
一重項分裂(SF)は、一光子から二励起子を生成する光物理過程で、量子収率が最大200％に達する。したがって、SFを利用すれば、高効率な光エネルギー変換システムの構築が期待できる。しかしながら、SFの応用展開は太陽電池のみと現状極めて限定的なものでしかない。そこでSFの新たな展開の指針を示すをこと目的とし、本研究ではSFを分子変換反応への展開を検討する。研究期間を通して、SFの利点を活用し、一光子から複数の生成物が合成できる従来にはない新規高活性光反応システムの構築を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
一重項分裂（SF）は一光子吸収から二つの三重項励起状態を生成する励起ダイナミクスである。そのため量子収率が最大200％まで達する。このダイナミクスを利用すれば従来にはない高効率な光反応システムの構築が期待できる。しかしながら、SFで生じた三重項励起状態を利用した光反応系の構築には、高収率生成と長寿命化が重要である。そこで本年度は、SFから三重項励起状態の高収率生成と長寿命化を主として検討した。これまで、SF発現可能な色素をリンカーで連結した二量体を用いてSFに関して検討してきた。その結果から、SF発現可能な二つの色素間で生じる相互作用を適度に制御すると高収率かつ長寿命な三重項励起状態の生成が可能であることを見出している。更なる長寿命化を達成することができれば、三重項励起状態を利用した様々な光反応系の構築が期待できる。そこで、SF発現可能な色素を複数連結したオリゴマーを構築し、生成した三重項励起状態を色素間で移動させ、長寿命化させることとした。本研究の検討にはSF発現可能なテトラセンを色素として用いることとした。テトラセンは励起三重項状態のエネルギーが比較的高いため、光反応システムの構築に利用することができる。そこでこの色素をオリゴマー化し検討することとした。オリゴマーを合成し分光測定を行った結果、色素間の移動には成功したものの逆方向にも進み生成した２つの三重項励起状態同士が衝突し失活する現象が確認された。これによりオリゴマーに伴う長寿命化の効果がわずかしか観測されなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
予定通り高収率なSFシステムの構築には成功しているものの、励起三重項状態の寿命が短い状態となっている。したがって現状、光反応の反応効率が思ったほど高収率にならないと予測される。したがって更なる改善が必要であると考えられるためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
SFから生成した三重項状態の長寿命化にオリゴマー化はさほどない効果がないということが分かった。そこで更なる長寿命化を目指し、生成した三重項状態同士の衝突を防ぐため、比較的柔軟性の高い分子の合成を検討する。その後目的の光反応システムの検討を行う。
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Report
(3 results)
Research Products
(27 results)
