磁場による高周期14族元素三重項感応性化学種の創製

• Project Area: Stimuli-responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules
• Project/Area Number: 15H00917
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 若狭 雅信 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40202410)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2016: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2015: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 三重項化学種 / ゲルマノン / ラジカル / 磁場効果 / 二段階励起 / ジゲルマノキサン / ゲルミレン / 光反応 / 過渡吸収

Outline of Annual Research Achievements

（１）光化学的手法によるゲルマノンの新規発生法の開発：環状ゲルマノキサンの光脱離およびジゲルマノキサンの２段階励起などの光化学的手法を用いて，ゲルマノンの新規発生法の開発に挑戦した。フェニル基を有するジゲルマノキサンでは，１段目の励起（266 nm）で生成するゲルモキシラジカルは短寿命であるが，370 nmに非常に強い過渡吸収を与えた。そこで，平成28年度に購入したps-LDパルスレーザーを用いて，選択的に２段目の励起を行ったところ，新しい過渡種の発生が確認された。現在，この過渡種の帰属を行っている。
（２）磁場効果を用いた三重項ビラジカルの発生と反応性の解明：オクタイソプロピルシクロテトラゲルマンの光反応は，従来，ゲルミレンの発生が主反応であると信じられてきた。研究代表者の若狭は詳細な捕捉実験や物理化学的手法を用いて本反応を再検討し，Ge-Ge結合の結合解裂によるビラジカルの発生が主反応であることを明らかにした。生成する一重項ビラジカルは，ラジカル間距離が短いので交換相互作用が大きく，ゼロ磁場ではスピン変換できず50 ns程度で再結合する。しかし，磁場を印加すると，Zeeman分裂したビラジカルの三重項状態と一重項状態が適当な磁場で交差するので，一重項から三重項へスピン変換する（レベル交差機構による磁場効果）。よって，これまで全く報告例がない三重項ビラジカルを作ることができる。そこで，環状オリゴゲルマンから三重項ビラジカルを発生を0-10 Tの強磁場下で調べた。

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。

Research Products

• [Journal Article] A Practical Approach to Calculate the Time Evolutions of Magnetic Field Effects on Photochemical Reactions in Nano-Structured Materials (2015)
  • Author(s): Tomoaki Yago, Masanobu Wakasa
  • Journal Title: Phys. Chem. Chem. Phys. Volume: 17 Issue: 15 Pages: 9737-9747
  • DOI: 10.1039/c5cp00595g
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Time-Resolved Detection of Magnetic Field Effects on Radical Pairs in Micelles: Two-Step Two-Laser Fluorescence Spectroscopy of Transient Radicals (2015)
  • Author(s): omoaki Yago, Ayuto Takashino, Masanobu Wakasa
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: 119 Issue: 34 Pages: 20217-20223
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b07524
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Photocyclization Reactions of Diarylethenes via the Excited Triplet State (2015)
  • Author(s): Ryutaro Murata, Tomoaki Yago, Masanobu Wakasa
  • Journal Title: J. Phys. Chem. A Volume: 119 Issue: 45 Pages: 11138-11145
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.5b08205
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] What Can Be Learned from Magnetic Field Effects on Singlet Fission: Role of Exchange Interaction in Excited Triplet Pairs (2015)
  • Author(s): M. Wakasa, M. Kaise, T. Yago, R. Katoh, Y. Wakikawa and T. Ikoma
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry C Volume: 119 Issue: 46 Pages: 25840-25844
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b10176
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ゲルマノンの発生を目指したアリールジゲルマノキサンの光化学 (2016)
  • Author(s): 前田隆宏・若狭雅信・矢後友暁
  • Organizer: 2016年光化学討論会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス 東京都 目黒区
  • Year and Date: 2016-09-06
• [Presentation] イオン液体中での光誘起電子移動反応における磁場効果の溶媒依存性 (2016)
  • Author(s): 武田知也・矢後友暁・若狭雅信
  • Organizer: 日本化学会第96回春季年会
  • 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
• [Presentation] 三重項増感反応を用いたゲルミレンの発生とその反応性 (2016)
  • Author(s): 高橋伶奈・矢後友暁・若狭雅信
  • Organizer: 日本化学会第96回春季年会
  • 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
• [Presentation] 無置換およびフッ素置換ジフェニルヘキサトリエンのシングレットフィッションに対する高磁場効果 (2016)
  • Author(s): 貝瀬眞菜・矢後友暁・園田与理子・若狭雅信
  • Organizer: 日本化学会第96回春季年会
  • 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
• [Presentation] 分子内エネルギー移動によるジアリールエテン類の環化反応ダイナミクスの研究 (2016)
  • Author(s): 村田龍太郎・簑島裕介・矢後友暁・若狭雅信
  • Organizer: 日本化学会第96回春季年会
  • 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
• [Presentation] シングレットフィッションに対する高磁場効果 (2015)
  • Author(s): 矢後友暁・貝瀬眞菜・吉田朋美・脇川祐介・生駒忠昭・若狭雅信
  • Organizer: 第54回電子スピンサイエンス学会年会
  • Place of Presentation: 新潟 朱鷺メッセ（新潟県、新潟市）
  • Year and Date: 2015-11-02
• [Presentation] イオン液体中で観測される光化学反応に対する磁場効果 (2015)
  • Author(s): 矢後友暁・武田知也・若狭雅信
  • Organizer: 第54回電子スピンサイエンス学会年会
  • Place of Presentation: 新潟 朱鷺メッセ（新潟県、新潟市）
  • Year and Date: 2015-11-02
• [Presentation] キサントンの時間分解ファラデー回転測定の再検討 (2015)
  • Author(s): 矢後友暁・若狭雅信
  • Organizer: 第9回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都、目黒区）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] シングレットフィッションに対する高磁場効果 (2015)
  • Author(s): 矢後友暁・貝瀬眞菜・吉田朋美・脇川祐介・生駒忠昭・若狭雅信
  • 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
• [Presentation] キサントンの時間分解ファラデー回転測定の再検討 (2015)
  • Author(s): 矢後友暁・若狭雅信
  • 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
• [Presentation] ジフェニルヘ キサトリエンのシングレットフィッション に対する高磁場効果 (2015)
  • Author(s): 貝瀬眞菜・矢後友暁・加藤隆二・園田与理子・脇川祐介・生駒忠昭・若狭雅信
  • 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
• [Presentation] Magnetic Field Effects on Photochemical Reactions in Ionic Liquids (2015)
  • Author(s): T. Yago and M. Wakasa
  • Organizer: The 3rd Awaji International Workshop on Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications
  • Place of Presentation: 夢舞台国際会議場（兵庫県、淡路）
  • Year and Date: 2015-07-14
  • Int'l Joint Research / Invited