2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study of Magnetic Field Effects on Singlet Fission
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16H04093
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
若狭 雅信 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40202410)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢後 友暁 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (30451735)
加藤 隆二 日本大学, 工学部, 教授 (60204509)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | シングレットフィッション / 三重項励起子 / 磁場効果 / フィッション効率 / ジフェニルヘキサトリエン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．30 T超強磁場分光測定装置の構築
0-30 Tパルス磁場下で，有機結晶の発光強度を高精度に測定できる30 T超強磁場分光測定装置の開発をおこなっている。本年度はナノ秒レーザーおよび本科研費で購入した波長可変装置（300-500 nm発生，532 nm励起OPO，倍波）により，紫外から可視光領域において波長可変で試料を励起し，10 Tまでの磁場下で蛍光を測定できる装置を完成させた。
２．Singlet Fissionの量子収率
Singlet Fissionの量子収率（φSF）を求めるためには，生成する励起三重項の収量を見積もる必要がある。しかし，結晶中，三重項エネルギーが低いSinglet Fission分子ではその定量は難しく，結果としてSinglet Fissionの量子収率は未だ実験的に測定されていない。しかし，蛍光と過渡吸収を組み合わせて解析を行うことで，これまで実験的に求めることができなかったSinglet Fissionの量子収率を求めることができる。最も単純なモデルでは，φSF はA(T-T, 0 T)ΔFφF /ΔA(T-T)となる。そこで，DPH単結晶の蛍光強度（F）とT-T吸収（A）の両方の磁場変化を測定した。予想通りT-T吸収の磁場変化は1%以下であり，Photo Induced Absorption法を適用を試みた。
３．統計リュービル方程式を用いた理論的解析：特に三重項励起子対の励起子ダイナミックを結晶の格子間距離や配向，励起子移動の方向等を取り入れてSLE解析することに成功した。その結果，10 Tまでの磁場下での磁場効果を，dipの位置および全体の磁場効果の大きさまで再現することができ，我々の三重項励起子移動モデルでSinglet Fissionのメカニズムを包括的に説明できることがわかった。
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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
10 Tまでの強磁場下，有機結晶の発光強度を高精度に測定できる超強磁場分光測定装置の開発を完了した。ジェフェニルへキサトリエンの詳細な磁場効果を測定，SLE解析で磁場効果およびSinglet Fissionのメカニズムを解明した。これらの成果は，すでに複数の論文（J.Phys. Chem. CおよびComms. Chem.）に発表した。さらに，単結晶を用いた磁場効果の異方性測定を目指して，マグネット中で回転できる非磁性のサンプルホルダーも完成し，本格的なデータを測定を開始している。加えて，新しいSinglet Fission材料としてのフッ素置換ジェフェニルへキサトリエンの実験も行い，その結果を論文として発表した（J.Phys. Chem. C）。
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| Strategy for Future Research Activity |
順調にすすんでおり，今後も計画どおりに研究を推進していく予定である。
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