2016 Fiscal Year Annual Research Report
時間分解赤外分光による遷移金属錯体の光化学過程の解明
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15J11908
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
向田 達彦 東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 時間分解赤外分光 / 光エネルギー変換 / 遷移金属錯体 / 光化学過程 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、光触媒や色素増感型太陽電池などの遷移金属錯体を活用した光エネルギー変換材料が盛んに研究されている。このような光エネルギー変換材料は、遷移金属錯体の準安定な光励起状態が光化学反応や電子移動反応などの光化学過程を引き起こすことによって機能を発現する。本研究は、時間分解赤外分光によって遷移金属錯体の光化学過程を実時間観測することでそのメカニズムを明らかにし、光エネルギー変換材料の高機能化に向けた設計指針を確立することを目的としている。
前年度まで、N-ヘテロ環状カルベン配位子を有するレニウムカルボニル錯体が示すこれまでに報告例のない形式の光CO置換反応を対象として時間分解赤外分光測定や発光寿命の温度依存性測定を行い、ピコ秒からナノ秒の時間領域で起こる光化学反応のメカニズムを明らかにしてきた。本年度は、より遅い時間領域で起こる光化学反応メカニズムを観測するため、定常光照射下におけるFT-IR測定などを行った。その結果、遅い時間領域の光化学反応過程も明らかにする事ができ、これまでの結果と総合することによって、N-ヘテロ環状カルベン配位子を有するレニウムカルボニル錯体の光CO置換反応過程の全容を明らかにする事ができた。これらの結果をまとめた論文は、Inorganic Chemistry誌に掲載された。
新たに、水素発生光触媒や有機発光材料への応用が期待されている白金錯体を対象とし、その光励起状態ダイナミクスや光触媒反応過程を解明することを目的とした研究を開始した。基礎的な白金錯体を対象として時間分解赤外分光測定を行った結果、白金錯体オリゴマーの光励起状態の性質に関する知見を得ることができた。
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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
CO2還元光触媒や発光材料への応用が期待されているレニウムカルボニル錯体の光化学反応機構や、水素発生光触媒や有機発光材料への応用が期待されている白金錯体とそのオリゴマーの光励起状態の性質など、新たな光エネルギー変換材料の設計に役立てられる知見を多数得ることができた。また、国内外の合成研究者との共同研究を継続的に行っており、来年度も同様の成果を期待できる。以上の事実から、本研究はおおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでも一定の成果を挙げることができているため、今後も同様の方針で時間分解赤外分光による研究を集中的に行っていく。また、来年度は本研究課題の最終年度であることから、これまでに得られた研究成果のまとめも重点的に行う。具体的には、量子化学計算による遷移金属錯体の光励起状態のシミュレーションを行い、実験データと併せて論文を執筆する計画である。
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