2019 Fiscal Year Research-status Report
πラジカルを利用した純有機系フェムト秒系間交差の実現と超高速失活機構の解明
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18K19062
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
手木 芳男 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (00180068)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | πラジカル / ペンタセン誘導体 / πトポロジー / 増強系間交差 / 超高速過渡吸収 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、（１）交換相互作用とπラジカルの超高速励起状態ダイナミクスの関係解明、（２）ラジカル付加による基底状態への超高速失活現象の励起状態で のスピン準位依存性（πトポロジー依存性）の解明、（３）純有機おけるフェムト秒領域の系間交差と超高速失活の実現 の３課題を設定し研究を遂行する計画 である。本年度は、昨年度に引き続き測定対象となるπラジカル化合物の合成と系の改良を行うとともに、フェムト秒超高速過渡吸収測定を実施した。昨年度までに合成に成功したペンタセン骨格にp-ethynylphenylverdazylラジカルを連結した系（1p）とπ電子軌道のつながり方（πトポロジー）が異なる系としてペンタセン骨格にm-ethynylphenylverdazylラジカルを連結した系（1m）の合成に成功し、そのESR、可視紫外吸収などにより電子状態を明らかにした。また、光耐久性の測定を実施し、今回合成に成功したm-体の方がp-体に比べ約X倍光耐久性が向上することを確認した。この結果は課題（２）における重要な基礎的知見を与えるものである。また、1pの参照化合物であるTIPS-ペンタセンに関してフェムト秒レーザーを用いた超高速過渡吸収測定を行った。現在までに得られている予備的な結果では1pのペンタセン部位の励起一重項状態は超高速に失活（百フェムト秒のオーダー）する事が確認されたが、信号強度が弱く増強系間交差で形成されると期待される励起三重項状態の信号の確認にまでは至っていない。これが確認できれば課題（３）が実現できたことが証明できるので、本研究課題の到達目標に1歩近づいたといえる。以前に合成したペンタセン-ビラジカル系の光電流測定も実施した。さらに、昨年度から合成しているt-ブチルニトロキシドラジカル系のラジカル種の確認等には成功し、単離に向けて前駆体の酸化条件の検討等も行った。
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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
本年度は、昨年度に引き続き測定対象となるπラジカル化合物の合成を試みπ電子軌道のつながり方（πトポロジー）が異なる系の合成とその光耐久性の評価にも成功し、πとポロジー依存性に関する重要な知見が得られた。また、これらの励起状態ダイナミクスの解明を目的として予定通りフェムト秒超高速過渡吸収測定を実施し、本研究課題の到達目標である「πラジカルを利用した純有機系フェムト秒系間交差の実現」に1歩近づく重要な知見が得られた。よって、研究計画はおおむね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
収率の向上により種々の測定に必要な量のラジカル種を合成し、過渡吸収分光測定等により、励起状態ダイナミクスとそのπトポ ロジー依存性を解明する。特に、種々の条件の検討と系の改良により本年度の測定で成功しなかった信号強度が弱く増強系間交差で形成されると期待される励起三重項状態の信号の確認を行い、目的の達成を図る。
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| Causes of Carryover |
本年度は、昨年度に引き続き測定対象となるラジカル種の合成を試みπ電子軌道のつながり方（πトポロジー）が異なる系の合成とその光耐久性の評価、それらのフェムト秒超高速過渡吸収測定を実施した。しかし、現在のところ最終生成物の収率や単離精製の問題点があり、光耐久性と過渡吸収測定等を優先したため温度変化測定には至っていないので寒剤（液体He)やそれに伴う消耗品の分が未使用である。未使用分は次年度の測定や合成の消耗品に使用する。
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