2017 Fiscal Year Annual Research Report
Fine controlf of Multi-Electron Transfer of Ground and Excited States of Metal-Oxygen Complexes
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16H02268
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
福住 俊一 名城大学, 理工学研究科, 特任教授 (40144430)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 裕介 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30358270)
大久保 敬 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), その他 (00379140)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電子移動 / 光合成 / 水の酸化 / 金属酸素錯体 / 光励起状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子移動過程は光合成、呼吸プロセスなどのエネルギー変換において非常に重要な役割を果たしている。光合成は水を4電子酸化することで酸素を生成して4電子と4プロトンを得る過程であり、呼吸は逆に酸素を4電子還元して水に戻すことによりエネルギーを獲得する過程である。水と酸素との間の4電子・4プロトンの相互変換の間には、様々な金属酸素錯体が活性種として関与している。しかし、金属酸素錯体の電子移動特性、特に多電子移動過程については、エネルギー変換において最も基本的かつ重要なものであるにもかかわらず、まだ不明な点が多い。本基盤研究では、申請者が行って来た金属イオン共役電子移動研究の成果を基に「基底状態及び励起状態の金属酸素錯体の多電子移動精密制御」を行うことを目的としている。平成29年度では、マンガン(IV)-オキソ錯体によるアントラセンの６電子酸化反応機構を明らかにした。また、酸素の分子の活性化による鉄(IV)-オキソ錯体及びマンガン(V)-オキソコロール錯体の生成機構を解明した。さらにスカンジウムイオンが結合したマンガン(IV)-オキソ錯体を光励起すると長寿命の励起状態が得られることを見出し、その電子移動特性を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では「基底状態及び励起状態の金属酸素錯体の多電子移動精密制御」を行うことを目的としている。基底状態の金属酸素錯体の多電子移動精密制御については多くの研究成果を得た。しかし、これまで金属酸素錯体の励起状態の電子移動過程については全くと言って良いほど未開拓の分野であった。しかし、上述のように平成２９年度にはスカンジウムイオンが結合したマンガン(IV)-オキソ錯体を光励起すると長寿命の励起状態が得られることを見出し、その電子移動特性を明らかにすることができた。これを契機として金属オキソ錯体の励起状態について研究が飛躍的に進展することが期待される。平成29年度の査読付き論文の発表数は、J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nature Chemistry などの国際誌に30報となり、論文の引用数も42000回を越している。平成29年度はアメリカ電気化学会のSmalley賞を受賞し、受賞講演を行った。このように本研究成果は国際的に高く評価された。
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| Strategy for Future Research Activity |
本基盤研究では、申請者が行って来た金属イオン共役電子移動研究の成果を基に「基底状態及び励起状態の金属酸素錯体の多電子移動精密制御」を行うことを目的としている。基底状態の金属酸素錯体の多電子移動精密制御についてはこれまで数多くの研究成果をあげてきた。金属酸素錯体の励起状態の電子移動過程についてもブレークスルーとなる研究成果を得たので、今後は励起状態の金属酸素錯体の多電子移動精密制御についても研究をさらに発展させていきたいと考えている。一般に金属酸素錯体は不安定であるので、低温での測定が必要となるが、低温で秒レーザー時間分解分光を測定する装置をフルに活用して金属酸素錯体の励起状態の新しい化学を開拓していく予定である。
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[Journal Article] A Triphenylamine-Naphthalenediimide-Fullerene Triad: Synthesis, Photoinduced Charge Separation and Solution-Processable Bulk Heterojunction Solar Cells2018
Author(s)
Srivani, Doli; Gupta, Akhil; Bhosale, Sidhanath V.; Ohkubo, Kei; Bhosale, Rajesh S.; Fukuzumi, Shunichi; Bilic, Ante; Jones, Lathe A.; Bhosale, Sheshanath V.
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Journal Title
Asian Journal of Organic Chemistry
Volume: 7
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Dioxygen Activation and O-O Bond Formation Reactions by Manganese Corroles2017
Author(s)
Guo, Mian; Lee, Yong-Min; Gupta, Ranjana; Seo, Mi Sook; Ohta, Takehiro; Wang, Hua-Hua; Liu, Hai-Yang; Dhuri, Sunder N.; Sarangi, Ritimukta; Fukuzumi, Shunichi; Nam, Wonwoo
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Journal Title
Journal of the American Chemical Society
Volume: 139
Pages: 15858-15867
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Ionic manipulation of charge-transfer and photodynamics of [60]fullerene confined in pyrrolo-tetrathiafulvalene cage2017
Author(s)
Bahring, Steffen; Larsen, Karina R.; Supur, Mustafa; Nielsen, Kent A.; Poulsen, Thomas; Ohkubo, Kei; Marlatt, Craig W.; Miyazaki, Eigo; Takimiya, Kazuo; Flood, Amar H.; Fukuzumi, Shunichi; Jeppesen, Jan O.
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Journal Title
Chemical Communications
Volume: 53
Pages: 9898-9901
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Bicyclic Baird-type aromaticity2017
Author(s)
Cha, Won-Young; Kim, Taeyeon; Ghosh, Arindam; Zhang, Zhan; Ke, Xian-Sheng; Ali, Rashid; Lynch, Vincent M.; Jung, Jieun; Kim, Woojae; Lee, Sangsu; Fukuzumi, Shunichi; Park, Jung Su; Sessler, Jonathan L.; Chandrashekar, Tavarekere K.; Kim, Dongho
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Journal Title
Nature Chemistry
Volume: 9
Pages: 1243-1248
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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