特異な非線形光学特性を有する分子および分子集合体の理論設計

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12042248
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中野 雅由 大阪大学, 大学院・理学研究科, 講師 (80252568)
• Keywords: 非線形光学 / 超分極率 / デンドリマー / フラクタル / エキシトン / アンテナ分子

Research Abstract

最近、ある種の構造的な秩序を持ったアンテナ状分子がその高い光収穫機能により注目されている。例えばフェニル環とアセチレンユニットからなるフラクタル構造を持つCayley-tree型デンドリマーは、そのエキシトン状態が多段の構造をもち、外縁部で吸収した光エネルギーをコアに向かって効率よく伝達することがわかっている。これらのデンドリマーは、フェニルアセチレンユニットがつながったlinear-leg部分とフェニル環のメタ接合部からなっている。メタ接合部は、隣接したlinear-leg間のπ共役を破壊することが知られている。これは、linear-leg部分が電子的に独立しており、電子-ホール対(エキシトン)が各linear-leg部分に局在化していることを意味する。すなわち、各エキシトン状態は、各世代のlinear-leg部分に分布したエキシトンにより構成されている。本研究では、まず、Cayley-tree型デンドリマーのアセチレンユニットのある位置に2状態分子を配置したデンドリティック分子集合体モデルについて、分子間に双極子-双極子相互作用を仮定したエキシトンモデルによる取扱いから、エキシトンダイナミクスの特徴を解析した。エキシトン状態間に緩和効果を考慮した場合としなかった場合についてダイナミクスに与える効果を検討し、緩和効果が効率的なエネルギー移動に必須であることを明らかにした。次に、このようなデンドリティック分子集合体の光応答特性として、分極率(α)、第2超分極率(γ)について検討した。この際、1エキシトンおよび2エキシトン過程の空間的な寄与を可視化し、フラクタル的な配置構造の寄与を明らかにした。

Research Products

• [Publications] M.Takahata: "Exciton migration dynamics of D58-like dendritic molecular aggregate"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. (印刷中).
• [Publications] H.Fujita: "Theoretical study on near-resonant third-order nonlinear optical properties (γ) of dendritic aggregates : intermolecular-interaction and relaxation effects on γ,"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. (印刷中).
• [Publications] M.Takahata: "Theoretical study on the off-resonant polarizabilities of linear, square-lattice and dendritic molecular aggregates"Synthetic Metals. (印刷中).
• [Publications] H.Fujita: "Theoretical study on the near-resonant second hyperpolarizability (γ) of a dendritic molecular aggregate : the spatial contribution of intermolecular-interaction and relaxation to γ,"Synthetic Metals. (印刷中).
• [Publications] H.Nagao: "Exciton dynamics in model dendrimers"Nonlinear optics,. 26. 103-200 (2000)
• [Publications] M.Nakano: "Structure-Property Correlation of the Second Hyperpolarizability and Visualization of Its Spatial Contribution"Nonlinear optics. 26. 51-58 (2000)
• [Publications] M.Takahata: "Third-order nonlinear optical properties of dendritic molecular aggregates : effects of aggregate architecture"Nonlinear optics. 26. 177-184 (2000)
• [Publications] H.Fujita: "Spatial contribution of exciton generation to the second hyperpolarizability of a dendritic molecular aggregate"Nonlinear optics. 26. 185-192 (2000)
• [Publications] M.Nakano: "Qunatum-phase and information-entropy dynamics of molecular dimers and trimers interacting with quantized fields"Synthetic Metals. (印刷中).
• [Publications] M.Nakano: "Theoretical study on the polarizabilities of two-dimensionally-grown dendritic molecular aggregates : the architecture- and size-dependency"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. (印刷中).
• [Publications] H.Nagao: "Exciton condensate in model dendrimers"Mol.Cryst.Liql Cryst.. 342. 273-278 (2000)
• [Publications] M.Takahata: "Exciton Migration Pathways in Dendritic Molecular Aggregates"Mol.Cryst.Liql Cryst.. 342. 297-302 (2000)
• [Publications] H.Fujita: "Polarizabilities of Dendritic Molecular Aggregates : Contribution of Exciton Generation,"Mol.Cryst.Liql Cryst.. 342. 303-308 (2000)
• [Publications] M.Nakano: "On the second hyperpolarizabilities (g) of three charged states of tetrathiapentalene and tetrathiafulvalene : Ag density analysis"Chem.Phys.Lett.. 321. 491-497 (2000)
• [Publications] M.Nakano: "Exciton migration dynamics in a dendritic molecular aggregate"Chem.Phys.Lett.. 323. 249-256 (2000)
• [Publications] M.Nakano: "Intermolecular-interaction effects on quantum-phase and information-entropy dynamics of dimers interacting with a single-mode coherent field"Chem.Phys.Lett.. 324. 289-300 (2000)