2019 Fiscal Year Research-status Report
光捕集アンテナ構造を導入した人工網膜フィルムの開発
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19K22107
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
浅岡 定幸 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 准教授 (50336525)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 光電変換 / 人工網膜 / 励起子移動 / フォトダイオードアレイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 色素のバリエーションの拡充とダウンコンバージョン経路の導入:新たに親・疎水鎖の連結点にビピリジンを配位子として有するlBCを合成し、ReおよびPtの導入を試みたところ、PEO鎖を連結するエステル残基が加水分解を受け、PEO鎖が切断されることが判った。従来型のピリジルトリアゾールを配位子とするlBCについては、Reを導入する場合には加水分解を受けないが、Ptを配位させた場合には同様の加水分解が部分的に進行し、PEOセグメントを持たないポリマーが混在することが明らかとなった。今後PEO鎖の連結部分については、エステル結合よりも加水分解に耐性のある分子構造に変更する必要がある。親・疎水鎖の連結点に亜鉛ポルフィリンを配位子として有するZn-lBCについては、フリーベース化の方法を確立し、他の金属種に置換することが可能となった。
同じ液晶メソゲンをもつ同種のlBCでも、疎水性液晶セグメントの重合度が異なるlBCでは完全には相溶せず、2層に分離した積層構造を形成する場合があることが明らかとなった。特に分子量が大きいlBCとの混合では、相転移温度の差が同等でも2層分離する傾向が強いことが判った。製膜溶液中ではlBCはミセルを形成していることから、製膜溶液の調製法についても、臨界ミセル濃度を考慮することなどを含め、再度検討する必要があるものと考えられる。
(2) 電荷分離サイトの導入：C60を導入するために親・疎水鎖の連結点にマロン酸をエステル結合を介して導入したlBCを合成した。Bingel反応によってC60の導入を試みたところ、マロン酸部位にC60は選択的に導入できるものの、PEOセグメントを持たないポリマーが混在することが判った。マロン酸についてもPEOとの連結部分にはエステル結合は不適であり、より加水分解に耐性のある分子構造に変更する必要がある。
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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
PEOセグメントの切断がPEO-エステル残基の加水分解に起因することが判明したことから、分子設計を見直す必要が生じたが、対策にはいくつかの方法があることから、大きな遅れにはつながっていない。ポルフィリンを連結点に導入したlBCではこのような問題は起こっておらず、順調に合成経路を確立しつつある。
混合製膜による積層構造の形成法については、液晶鎖の重合度によっては、等方相転移温度以外にも製膜溶液の調製法など、留意すべき点の存在が判明したことから、今後、層構造の形成メカニズムについてより詳細な検討を進める必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 色素のバリエーションの拡充とダウンコンバージョン経路の導入:PEOセグメントの導入部位をアミドやエーテル結合に変更し、加水分解体制の高いlBCの合成を進める。すでに数種の液晶メソゲンのlBCについては混合製膜による積層膜の作製に成功している。今後さらに分子構造のバリエーションを拡充し、多層膜の作製を目指す。
(2) 電荷分離サイトの導入：lBCの設計については(1)と同様の対策を施し、連結点に電子受容体をもつlBCの合成を進める。すでに確立しているシリンダー部への半導体ナノピラーの導入法を、(1)の積層膜にも適用し、電荷分離サイトの導入を進める。
(3) 光電変換特性の評価：バルク膜としての光電変換特性については、光電流応答および色素増感太陽電池の特性から評価する。導電性チップを用いた電気化学測定については、SPMへのオプションの導入が完了次第、測定を開始する予定。
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| Causes of Carryover |
当初予定していたSPMへの電気化学測定オプションの導入が、研究の進捗状況により次年度にずれ込んだため。
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