2022 Fiscal Year Final Research Report
Three-Dimension Visualizations of Electron Spin Polarization for Elucidating Molecular Motion Effect of Geometries of Multiexciton and Charge-Separated States
Project/Area Number |
19H00888
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
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Research Institution | Kobe University |
Principal Investigator |
Kobori Yasuhiro 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (00282038)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大西 洋 神戸大学, 理学研究科, 教授 (20213803)
池田 浩 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30211717)
羽會部 卓 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70418698)
松木 陽 大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (70551498)
濱田 守彦 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (70827948)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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Keywords | 励起子分裂 / 電子スピン共鳴 / 電子スピン分極 / 立体構造 / 分子振動 / フォノン / 光電荷分離 / 電荷再結合 |
Outline of Final Research Achievements |
We visualized movies of the 3D views of transient species during photoinduced singlet-fission and electron transfer process by using time-resolved electron paramagnetic resonance method. We clarified that terahertz conformational motions play a role on generating quintet multiexciton and exciton dissociation by mapping anisotropy of the electron spin polarization generated in the triplet pairs and in the radical pairs. We combined microscopic and spectroscopic methods to elucidate the origins of charge-generation and recombination in organic solar cells to identify controlled lattice motion for improving the organic photovoltaic performance. Overall, the above phonon effects are concluded to be useful for several light energy conversions including the organic light-emitting diodes to enhance the radiative recombination from separated electron-hole pairs
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Free Research Field |
スピン化学
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
有機太陽電池材料の薄膜では、結晶性と非晶性を併せ持つ極めて不均一な分子集合体で構成され、X線結晶構造解析法で分子構造の全体像を知ることは極めて困難であった。本研究は、励起子や光電荷分離の各ステージの異なる空間領域で生成する中間体を同定するだけでなく、各中間体の立体的位置、距離、分子配向、運動性および、軌道の重なりや広がりの性質新しい磁気イメージング法に基づき非破壊的に調べた。国内外で従来全く考えられていなかった発想で、非晶質系や不均一系でも高い空間分解能を持ったナノ秒時間分解構造解析を可能にしたものであり、今後の超高効率デバイス分子開発や分子設計で大きな役割を果たすことでがきる。
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