新しい光電荷分離メカニズムによる人工光合成モデルの実現

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12875163
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 伊藤 攻 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (30006332)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤塚 守 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (40282040)
• Keywords: フラーレン / 光誘起電子移動 / ドナー・アクセプター結合分子 / オリゴチオフェン / レチニル / アズレン

Research Abstract

人工光合成を模倣した光エネルギー変換システムを実現する分子として、ドナーとアクセプターを結合した分子が広く研究されているが、われわれはアクセプターとしてフラーレンを用いることによりマイクロ秒オーダーの電荷分離状態の寿命を有する分子系の実現を目的とした。初年度においてはアズレン、レチニル、オリゴチオフェンをドナーとして用いたドナー・アクセプター結合分子を新規に合成し、その電荷分離状態の寿命についてナノ秒レーザーフラッシュホトリシス等を用いて測定し、電荷分離状態に及ぼす溶媒、酸素、温度の影響について検討した。
アズレンを用いたドナー・アクセプター結合分子は極性溶媒であるベンゾニトリル中でフラーレンの励起一重項状態から電荷分離するが、その電荷分離状態は励起一重項状態とほぼ同じエネルギーレベルにあるため励起一重項状態との平衡が見られた。さらに極性の高いDMF中においては励起三重項状態との平衡が見られ、電荷分離状態の寿命は数マイクロ秒であることが明らかになった。これらの結果は溶媒極性により変化する電荷分離状態のエネルギーレベルに依存して、平衡による長寿命化が実現することを示すものである。励起三重項状態との平衡は酸素によるラジカル種の失活からも確認された。
一方,レチニルをドナーとしたドナー・アクセプター結合分子でも励起三重項状態との平衡による電荷分離状態の長寿命化が確認され、室温で20マイクロ秒もの寿命が確認された。さらに、温度変化について検討したところ、フラーレンを用いたダイアッド分子の溶媒再配向エネルギーが他の分子系に比べ小さいことが確認された。

Research Products

• [Publications] Satoshi Komamine: "Photoinduced charge separation and recombination in a novel nethanofullerene-triarylamine dyad molecule."The Journal of Physical Chemistry A. 104・49. 11497-11504 (2000)
• [Publications] Keisuke Matsumoto: "Photoinduced electron transfer from oligothiophenes/polythiophene to fullerenes (C_<60>/C_<70>) in solution : Comprehensive study by nanosecond laser flash photolysis method."The Journal of Physical Chemistry B. 104・49. 11632-11638 (2000)
• [Publications] Akito Masuhara: "Photoincued electron-transfer of inclusion complexes of fullerenes (C_<60> and C_<70>) in γ-cyclodextrin"Bulletin of the Chemical Society of Japan. 73・10. 2199-2206 (2000)
• [Publications] Mamoru Fujitsuka: "Transient spectroscopic properties of endohedral metallofullerenes, La@C_<82> and La_2@C_<80>."Chemistry Letters. ・8. 902-903 (2000)
• [Publications] Mamoru Fujitsuka: "Recent Research Developments in Physical Chemistry"Transworld Research Network. 14 (2000)