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Efficient Photoinduced-Reaction System by Incorporating into a Microscopic Space

Publicly Offered Research

Project AreaCreation of novel light energy conversion system through elucidation of the molecular mechanism of photosynthesis and its artificial design in terms of time and space
Project/Area Number 20H05112
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionKochi University of Technology

Principal Investigator

伊藤 亮孝  高知工科大学, 環境理工学群, 講師 (20708060)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords高分子ナノ粒子 / 金属錯体 / りん光 / 光誘起電子移動 / 励起エネルギー移動 / 人工光合成
Outline of Research at the Start

本研究では、様々なイオン性の化学種をその内部に取り込むことができる微小球状「ナノイオンキャリア」を利用し、高効率な光誘起反応システムを構築する。また、共担持する光吸収物質と消光剤の種類および量を網羅的かつ系統的に制御し、キャリア内部における光誘起反応挙動の由来を明らかにするとともに、光物質変換反応への展開を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、様々なイオン性の化学種をその内部に取り込むことができる微小球状「ナノイオンキャリア」を利用した高効率な光誘起反応システムの構築を目指している。当該年度は、ともに二価の陽イオンであるルテニウム(II)ポリピリジン錯体とアントラセン誘導体を共担持したナノイオンキャリア試料の光誘起反応挙動を明らかにした。
同程度の量のルテニウム(II)錯体とアントラセン誘導体を共担持したキャリア試料において、アントラセン誘導体の光励起に伴う錯体のりん光が観測された。また、これらの共担持キャリア試料では、ルテニウム(II)錯体の消光が観測された。得られた挙動はそれぞれアントラセン誘導体からルテニウム(II)錯体、ルテニウム(II)錯体からアントラセン誘導体への励起エネルギー移動反応によって説明できる。研究代表者らによるこれまでの成果から、これらの励起エネルギー移動は色素化学種が固定された配置での静的な過程によるものと推察される。以上より、ナノイオンキャリア内においてはごく少ない量であってもルテニウム(II)錯体-アントラセン誘導体の間に励起エネルギーの行き来があることが示唆された。
さらに共担持キャリア試料におけるルテニウム(II)錯体とアントラセン誘導体の発光強度比は酸素分子の存在に応答して変化した。この発光挙動変化は錯体の励起三重項状態から酸素分子へのエネルギー移動により説明される。時間分解発光測定より、この励起エネルギー移動が酸素分子の拡散に由来する動的な過程によることが見出された。この結果は、ナノイオンキャリア内における動的な光誘起反応の初めての例であると同時に、電気的に中性な小分子がキャリア内を拡散できることを明らかにした。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Excited-State Dynamics of Luminescent Transition Metal Complexes with Metallophilic and Donor-Acceptor Interactions2022

    • Author(s)
      Akitaka Ito, Munetaka Iwamura and Eri Sakuda
    • Journal Title

      Coordination Chemistry Reviews

      Volume: - Pages: 214610-214610

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214610

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electron-transfer behaviors between photoexcited metal complex and methyl viologen codoped in ionic nanospheres2020

    • Author(s)
      Yamamoto Hayata、Taomoto Mayuka、Ito Akitaka、Kosumi Daisuke
    • Journal Title

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      Volume: 401 Pages: 112771-112771

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2020.112771

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 微小球状イオン交換媒体内外に存在する化学種間の光誘起反応2022

    • Author(s)
      伊藤亮孝
    • Organizer
      新学術領域研究「革新的光物質変換」第4回最終公開シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Spectroscopic Characteristics of Metal Complexes with A Six-Membered Chelate Structure2021

    • Author(s)
      Akitaka Ito
    • Organizer
      4th International Symposium on Photofunctional Chemistry of Complex Systems (ISPCCS2021, joint with 3rd International Symposium on Soft Crystals (3rd ISSC) and IIS U Tokyo Symposium)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 強発光性微小球状イオン交換媒体とRu(II)錯体の励起エネルギー挙動2021

    • Author(s)
      美里泰蔵・伊藤亮孝
    • Organizer
      錯体化学若手研究会「錯体化学若手の会夏の学校2021」
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規水溶性ジフェニルアントラセン誘導体の合成と微小球状イオン交換媒体への複合化2021

    • Author(s)
      美里泰蔵・伊藤亮孝
    • Organizer
      2021年光化学討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] イオン性化学種を検出するための新規アントラセン誘導体の合成2021

    • Author(s)
      山口夏空・伊藤亮孝
    • Organizer
      高知化学シンポジウム2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 色素担持球状イオン交換媒体の酸素応答発光2021

    • Author(s)
      美里泰蔵・伊藤亮孝
    • Organizer
      高知化学シンポジウム2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 微小球状イオン交換媒体内に担持した遷移金属錯体の励起エネルギー移動消光2021

    • Author(s)
      美里泰蔵・伊藤亮孝
    • Organizer
      2021年日本化学会中国四国支部大会 高知大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 局所空間に集積されたRu(II)錯体-MV2+間の電子伝達ダイナミクス2020

    • Author(s)
      山元颯太・垰本真友華・伊藤亮孝・小澄大輔
    • Organizer
      2020年web光化学討論会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Electron- and Energy-Transfer Dynamics between Cationic Species Codoped in Ionic Nanospheres2020

    • Author(s)
      Hayata Yamamoto, Mayuka Taomoto, Akitaka Ito and Daisuke Kosumi
    • Organizer
      The 15th International Student Conference on Advanced Science and Technology
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナノイオンキャリアによる人工光合成実現へ向けた電子伝達系の構築とその伝達過程の解明2020

    • Author(s)
      山元颯太・垰本真友華・伊藤亮孝・小澄大輔
    • Organizer
      第31回光物性研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 高知工科大学光機能化学研究室ウェブページ

    • URL

      http://www.scsci.kochi-tech.ac.jp/akito/

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 高知工科大学最先端研究紹介

    • URL

      https://www.kochi-tech.ac.jp/power/research/post_71.html

    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2022-12-28  

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