2020 Fiscal Year Annual Research Report
動的エキシトン制御を志向した有機無機ドナー・アクセプター材料創成
| Project Area | Dynamic Exciton: Emerging Science and Innovation |
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| Project/Area Number |
20H05834
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
作田 絵里 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (80554378)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Keywords | 光化学 / 錯体化学 / 典型元素 / スピン軌道相互作用 / ドナー・アクセプター相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では金属錯体に対して、ホウ素などの有機典型元素化合物を利用したドナー(D)・アクセプター(A)部位を導入することで、特異な機能発現が可能な有機・無機D-A連結系を創出する。動的な構造変化が期待できる化合物群を設計できれば、スピンを含めた励起状態、電荷移動(CT)状態、電荷分離状態の相互変換の制御が可能となる。これらを利用した様々な機能発現を探索することを目指す。
具体的には、金属含有系TADF分子の設計については、錯体にドナー(D)、アクセプター(A)部位を導入した系では、D-A間のねじれ角が励起一重項-三重項間のエネルギー差、SOCを左右することから、ねじれ角周りの動的制御が可能な金属含有系TADF分子の設計を行った。共同研究者と計算化学で予測を立て、具体的な分子構造を決定した。次年度以降はこれらの合成および物性検討を行う。
また、白金錯体にD、A部位を導入した、生体親和性を有するD-A連結分子の合成については、目的化合物の合成は完了した。今後は分光測定可能な純度まで精製を行い、分光測定を行う。
高効率色素増感太陽電池に向けた金属酸化物/増感色素からなる有機・無機複合系の開発を行うためのジピロメテン骨格を有する金錯体の合成については、合成を試みたものの、金が配位しづらいことが明らかとなった。今後分子設計を含め、再検討を行う。
さらに、金属錯体の励起状態を有機官能基部位の振動励起状態と相互作用させることで、励起状態から始まる光物理化学過程を制御することを目指すため、特徴的な赤外吸収を示す三重結合をD-A連結分子の架橋部分に組み込んだ分子の合成を既報を参考に行った。現在、精製段階にあり、今後共同研究先と測定を行っていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では金属錯体に対して有機典型元素化合物を利用したドナー(D)・アクセプター(A)部位を導入することで、特異な機能発現が可能な有機・無機D-A連結系を創出する。実際には4つの大きなテーマの元、研究を行っている。本年度は実施期間が当初の予定より短かったため、予定の精製まで終わっていない化合物もあるが、合成方法およびそれらの手順については確立することができたことから、次年度以降に十分に予定通り研究を進めることが可能であるため、おおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進方法を、各課題ごとに記載する。
金属含有系TADF分子の設計については、分子の設計を行い合成計画を立てたため、今後これらの合成および物性検討を行う。使用する金属については、発光性錯体として有名な白金錯体および、軽金属系への応用を目指した亜鉛錯体の2種類について検討を行う。配位部分は異なるものの、TADFの肝である、ねじれを起こす部位については同じ有機化合物を利用することで、金属錯体の三重項励起状態が逆項間交差にどのような影響を与えるのかを考察することが出来る。
また、白金錯体にD、A部位を導入した、生体親和性を有するD-A連結分子の合成については、合成は完了した。今後は分光測定可能な純度まで精製を行い、分光測定を行う。
高効率色素増感太陽電池に向けた金属酸化物/増感色素からなる有機・無機複合系の開発については、ジピロメテン骨格を有する金錯体の合成については、合成を試みたものの、金が配位しづらいことが明らかとなった為、今後分子設計を含め、再検討を行う。
金属錯体の励起状態を有機官能基部位の振動励起状態と相互作用させ励起状態から始まる光物理化学過程を制御する研究については、特徴的な赤外吸収を示す三重結合をD-A連結分子の架橋部分に組み込んだ分子の合成を既報を参考に行い、論文で報告されている研究結果との比較を行うため、共同研究先と測定を行っていく。
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