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元素ブロックプラットフォームを活用した有機分子会合体構造解明および電荷輸送

Publicly Offered Research

Project AreaCreation of Element-Block Polymer Materials
Project/Area Number 15H00737
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

梅山 有和  京都大学, 工学研究科, 准教授 (30378806)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsカーボンナノチューブ / ポルフィリン / ダイマー / 化学修飾 / 過渡吸収 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / フラーレン / マイクロ波伝導度 / ナノチューブ・フラーレン / ナノ材料 / 原子層材料 / 複合材料・物性 / グラフェン / ピレン / 二量体 / 電荷分離 / 遷移金属ダイカルゴゲナイド / 光電気化学素子 / 泳動電着
Outline of Annual Research Achievements

本研究のねらいは、カーボンおよび遷移金属ダイカルコゲナイド(TMD)などの一次元および二次元ナノ構造を有する元素ブロックプラットフォームを活用して有機分子発色団会合体の固定化や、高効率光電変換系の構築を目的としている。
1)2015年度までの研究で、ピレニルフェニルラジカルの単層カーボンナノチューブ(SWNT)側壁への直接付加反応により、ピレン二量体が連結した複合体が得られることを見出している。2016年度の研究では、同様のアリールラジカル付加反応を利用して、SWNT側壁上でのポルフィリンダイマーの形成を行った。スペーサーとして、フェニレン、ナフタレン、フランなどの種々の構造を用いたが、m-フェニレンスペーサーを用いた場合に、紫外-可視吸収スペクトルにおいて最もソレー帯の分裂が顕著に観察された。また、全てのポルフィリンダイマー-SWNT連結系において、ソレー帯励起によるエキシプレックスの形成が過渡吸収スペクトルにより確認された。さらに、m-フェニレンスペーサーを用いた場合に最もエキシプレックス状態の寿命が長くなることがわかった。
2)剥離したMoS2やWS2などのTMDを泳動電着法により酸化スズ上に薄膜化した修飾電極が、高い光電流発生効率(外部量子収率(IPCE)= 12-14% (400 nm))を示すことを、2015年度までの研究で明らかにしている。2016年度の研究では、フラーレンとの複合膜の作製に成功し、単成分膜と比較して光電変換効率の大幅な向上を達成した(IPCE = 23-35% (400 nm))。マイクロ波伝導度測定などから、TMDをフラーレンと複合化することにより、光電荷分離およびSnO2電極への電子注入がより効率よく起こったため、あるいは、酸化スズ電極に注入された電子とTMDに形成された正孔との再結合が抑制されたためと考えられる。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 7 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] タンペレ工科大学(フィンランド)

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    • Author(s)
      Umeyama, T.; Miyata, T.; Jakowetz, A. C.; Shibata, S.; Kurotobi, K.; Higashino, T.; Koganezawa, T.; Tsujimoto, M.; Gelinas, S.; Matsuda, W.; Seki, S.; Friend, R. H.; Imahori, H.
    • Journal Title

      Chem. Sci.

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 181-188

    • DOI

      10.1039/c6sc02950g

    • NAID

      120005971037

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    • Author(s)
      Umeyama, T.; Baek, J.; Mihara, J.; Tkachenko, N. V.; Imahori, H.
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 53 Issue: 6 Pages: 1025-1028

    • DOI

      10.1039/c6cc07985g

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  • [Journal Article] Geometries, Electronic Couplings, and Hole Dissociation Dynamics of Photoinduced Electron-Hole Pairs in Polyhexylthiophene-Fullerene Dyads Rigidly Linked by Oligophenylenes2016

    • Author(s)
      T. Miura, R. Tao, S. Shibata, T. Umeyama, T. Tachikawa, H. Imahori, Y. Kobori
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: - Issue: 18 Pages: 5879-5885

    • DOI

      10.1021/jacs.5b13414

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  • [Journal Article] Blend Films of an Amorphous Conjugated Polymer and a Thermal Precursor Fullerene: Effects of Annealing Temperatures on Film Structures and Photovoltaic Properties2016

    • Author(s)
      Umeyama, T.; Shibata, S.; Imahori, H.
    • Journal Title

      RSC Adv.

      Volume: 6 Issue: 87 Pages: 83758-83766

    • DOI

      10.1039/c6ra18223b

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Remarkable Dependence of Exciplex Decay Rate on Through-Space Separation Distance between Porphyrin and Chemically Converted Graphene2016

    • Author(s)
      Umeyama, T.; Hanaoka, T.; Baek, J.; Higashino, T.; Abou-Chahine, F.; Tkachenko, N. V.; Imahori, H.
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 120 Issue: 49 Pages: 28337-28344

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b10325

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  • [Journal Article] Molecular interactions on single-walled carbon nanotubes revealed by high-resolution transmission microscopy2015

    • Author(s)
      Umeyama, T.; Baek, J.; Sato, Y.; Suenaga, K.; Abou-Chahine, F.; Tkachenko, N. V.; Lemmetyinen, H.; Imahori, H.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 7732-7732

    • DOI

      10.1038/ncomms8732

    • NAID

      120005624346

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  • [Presentation] ポルフィリンを共有結合で修飾したグラフェン量子ドット2017

    • Author(s)
      水野哲志,白 鎭碩,福田亮介,梅山有和,今堀 博
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
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      横浜
    • Year and Date
      2017-03-16
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  • [Presentation] Formation of Porphyrin Dimers on Single-Walled Carbon Nanotubes and Their Photophysical Properties2017

    • Author(s)
      Baek, J.; Umeyama, T.; Imahori, H.
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2017-03-16
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  • [Presentation] 架橋構造置換基を有するフラーレン二付加体の合成および有機薄膜太陽電池への応用2017

    • Author(s)
      高原翔伍,梅山有和,今堀 博
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2017-03-16
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  • [Presentation] Photochemistry of Nanocarbon Hybrid Materials2016

    • Author(s)
      Umeyama, T.
    • Organizer
      9th Asian Photochemistry Conference
    • Place of Presentation
      Nanyang Technological University, Singapore
    • Year and Date
      2016-12-04
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Single-Walled Carbon Nanotubes as Scaffold of Photofunctional Molecules2016

    • Author(s)
      Umeyama, T.
    • Organizer
      Global Congress & Expo on Materials Science & Nanoscience
    • Place of Presentation
      Dubai, United Arab Emirates
    • Year and Date
      2016-10-24
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] カーボンナノチューブ上での二分子会合体形成2016

    • Author(s)
      梅山有和,白 鎭碩,今堀 博
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2016-09-14
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    • Invited
  • [Presentation] 二次元ナノ元素ブロック材料の複合化と光機能2016

    • Author(s)
      梅山有和,白 鎭碩,今堀 博
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2016-09-14
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      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Complexation of Single-walled Carbon Nanotubes with [8], [9], and [10]Cycloparaphenyleneacetylenes2016

    • Author(s)
      Miki, K.; Saiki, K,; Umeyama, T.; Baek, J.; Noda, T.; Imahori, H.; Ohe, K.
    • Organizer
      CURO-Pi II
    • Place of Presentation
      Oregon, USA
    • Year and Date
      2016-09-12
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 化学変換グラフェン-ピレン連結系の合成と光物性2016

    • Author(s)
      梅山有和,白 鎭碩,今堀 博
    • Organizer
      第51回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2016-09-07
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  • [Presentation] Pyrene Dimer and Monomer on Single-Walled Carbon Nanotubes2016

    • Author(s)
      Baek, J.; Umeyama, T.; Sato, Y.; Suenaga, K.; Imahori, H.
    • Organizer
      第51回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2016-09-07
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  • [Presentation] Elucidation of the Close Relationship between Photofunctional Molecular Dimer Structure and Photophysical Properties Using Nanocarbon Materials2016

    • Author(s)
      Baek, J.; Umeyama, T.; Imahori, H.
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      2016年光化学討論会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2016-09-06
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] [8]および[10]シクロパラフェニレンアセチレン類の合成と物性2016

    • Author(s)
      野田 尊,三木康嗣,佐伯健造,白 鎭碩,梅山有和,今堀 博,大江浩一
    • Organizer
      第27回 基礎有機化学討論会
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      2016-09-01
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] [9]シクロパラフェニレンアセチレン類とカーボンナノチューブの複合体形成2016

    • Author(s)
      佐伯健造,三木康嗣,佐伯健造,白 鎭碩,梅山有和,野田 尊,今堀 博,大江浩一
    • Organizer
      第27回 基礎有機化学討論会
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      2016-09-01
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  • [Presentation] Aromatic Molecular Dimer on Single-Walled Carbon Nanotubes2016

    • Author(s)
      Baek, J.; Umeyama, T.; Imahori, H.
    • Organizer
      229th ECS Meeting
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Year and Date
      2016-05-29
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Transition Metal Dichalcogenide Films Prepared by Electrophoretic Deposition and Their Photoelectrochemical Properties2016

    • Author(s)
      Jinseok Baek・Tomokazu Umeyama・Hiroshi Imahori
    • Organizer
      2016年日本化学会年会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 逆Diels-Alder 反応により脱離可能な可溶性置換基を有するフラーレン誘導体を用いた高分子太陽電池2016

    • Author(s)
      柴田翔・梅山有和・今堀博
    • Organizer
      2016年日本化学会年会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24
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  • [Presentation] 共有結合で連結されたピレン-グラフェン複合体の合成と光物性2016

    • Author(s)
      梅山 有和・白 鎭碩・今堀 博
    • Organizer
      2016年日本化学会年会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] エチレン架橋インデン二量体がシス-2付加したフラーレン誘導体の合成・単離と高分子太陽電池への応用2016

    • Author(s)
      梅山 有和・陶 然・柴田 翔・東野 智洋・今堀 博
    • Organizer
      2016年日本化学会年会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24
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  • [Presentation] 多環芳香族炭化水素―ポルフィリン連結系の合成と光物性2016

    • Author(s)
      梅山 有和・花岡 拓磨・今堀 博
    • Organizer
      2016年日本化学会年会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Photofunctional Nanocarbon Composites2015

    • Author(s)
      Tomokazu Umeyama
    • Organizer
      The First International Christmas Caparica Congress in Translational Chemistry IC3TC-2015
    • Place of Presentation
      Lisbon, Portugal
    • Year and Date
      2015-12-07
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nanocarbon Element Blocks for Light Energy Conversion2015

    • Author(s)
      Tomokazu Umeyama
    • Organizer
      EMN Bangkok Meeting
    • Place of Presentation
      Bangkok, Thailand
    • Year and Date
      2015-11-10
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ポリマー添加ゾルーゲル法による多孔質酸化チタンの作製とペロブスカイト型太陽電池への応用2015

    • Author(s)
      梅山有和・小原雄貴・今堀博
    • Organizer
      第64回高分子討論会
    • Place of Presentation
      東北大学川内キャンパス(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-09-15
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱脱離可能な置換基を有するフラーレン誘導体の合成と有機薄膜太陽電池素子への応用2015

    • Author(s)
      柴田翔・梅山有和・今堀博
    • Organizer
      2015年光化学討論会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学杉本キャンパス(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2015-09-09
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Nanocarbon Materials for Light Energy Conversion2015

    • Author(s)
      Tomokazu Umeyama
    • Organizer
      International Conference on Frontiers in Materials Processing, Applications Research & Technology (FiMPART’15)
    • Place of Presentation
      Hyderabad, India
    • Year and Date
      2015-06-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 梅山有和のホームページ

    • URL

      http://www.moleng.kyoto-u.ac.jp/~moleng_05/umeyama.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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