Photo-thermal Energy Conversion Based on Photo-Electrochromic Molecules

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H03919
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: KAWAI TSUYOSHI 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (40221197)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東田 卓 大阪公立大学工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00208745)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 光エネルギー変換 / フォトクロミズム / 光異性化 / エンタルピー変化

Outline of Final Research Achievements

Photoelectrochromic molecules having efficient light-heat energy storage molecules were studied. Photocxhromic molecules store a part of light energy upon photoisomerization and can be released out at reverse photo- or electro-isomerization. Some of terarylene-type photoelectrochromic molecules actually displayed efficient photothermal energy storage capability with significant energy storage capacity and large energy release upon electro-induced chain isomerization reaction.

Free Research Field

機能有機材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光異性化反応に伴う内部エネルギーの貯蔵容量が大きい分子は、光異性化に伴うエンタルピー変化が大きく、いわゆる線形自由エネルギー変化則（LFER則）から逆異性化反応における活性化エネルギーが小さく高エネルギー状態の保存性が低くなる。すなわちエネルギー保持容量と保持安定性とはトレードオフとなる。本研究では、系統的な検討を行い単純な置換基効果では、LFERに伴うエネルギー保持における安定性と保持容量の両立が難しいことを示したうえで、芳香族ユニットを変えることで両者の両立が可能となることを見出し、新しい高熱変換貯蔵材料の分子設計指針を明らかにした。