2020 Fiscal Year Research-status Report
Creation of Intramolecular Singlet Fission System Generating High-energy Multiexciton
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20K15264
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
松井 康哲 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90709586)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 一重項分裂 / エネルギー移動 / 三重項ー三重項消滅 / 多重励起子 / 太陽光利用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シングレットフィッション（一重項分裂，SF）が，1光子から2つの励起子を取り出すことができる分子技術として注目されている．本研究では，高効率な分子内SF系を構築し，高エネルギーかつ長寿命の多重励起子を生成させ，SFで生じた励起子の有効利用のための学理を確立することを目的とする．それを達成するため，sp3炭素骨格からなる非共役リンカーを用いて，π電子系の相対配置を三次元的に変化させたダイアドにより分子内SFを実現する．これにより，モノマーのESやETを維持したまま，強いスルースペース相互作用によりSFを起こし，なおかつTTAを抑制し，長寿命励起子を実現する点が独創的である.
2020年度は，既に合成したダイアドの基礎物性評価と新規ダイアドの合成研究を行った．以前に合成したTc-Ad-Tcの分子内SFにおける溶媒効果について，蛍光減衰解析により評価した，その結果，顕著な溶媒効果を示さないことが明らかとなった．この挙動は，電荷移動などを示唆する共役リンカーのダイアドとは大きく異なるものであった．また，アダマンタンのようなC3リンカーではなく，テトラセンをC1骨格により連結にするダイアドの合成ルートを検討した．合成ルートは比較的煩雑となり，コロナ禍もあり十分な検討が行えなかったため合成には至らなかった．今後は，Si等での連結を含めて分子設計の修正を行う．
他にも，より高いESを有するSF材料の開発のための量子化学計算と合成実験を行った．
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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
2020年度は，既に合成したダイアドの基礎物性評価と新規ダイアドの合成研究を行った．以前に合成したTc-Ad-Tcの分子内SFにおける溶媒効果について，蛍光減衰解析により評価した，その結果，顕著な溶媒効果を示さないことが明らかとなった．この挙動は，電荷移動などを示唆する共役リンカーのダイアドとは大きく異なるものであった．また，アダマンタンのようなC3リンカーではなく，テトラセンをC1骨格により連結にするダイアドの合成ルートを検討した．合成ルートは比較的煩雑となり，コロナ禍もあり十分な検討が行えなかったため合成には至らなかった．
他にも，より高いESを有するSF材料の開発のための量子化学計算と合成実験を行った．特に，交差共役系分子においてSFを起こすエネルギー関係であるES >2ETとなりやすいことが示唆され，分子設計指針に非常に有用であった．
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| Strategy for Future Research Activity |
より短い距離でクロモフォアを連結したダイアドの合成を行うためのルート開拓を行う．特に，C1連結ダイアドは非常に魅力的であるため，テトラアリールメタンを出発物質とした合成ルートを検討中である．
他にも，有機金属反応剤で容易に合成できるSi連結ダイアドについても，引き続き合成ルートの検討を行う．
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| Causes of Carryover |
COVID-19感染拡大により，学内立ち入り禁止等の措置により実験研究も滞り，実験研究も期待通りにすすめることができなかった．また，国内外の学会が中止されたために旅費の執行が不要となったため，次年度使用額が生じた．独立基盤形成補助により，実験設備を充実させることができたため，2021年度には実験研究を拡充し，予算を使用していく．
また，2021年度は国内外でのオンライン学会に積極的に参加する．
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Research Products
(12 results)
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[Presentation] Design, Synthesis, and Device Characterization of Tetrathienonaphthalene-type Semiconductor2020
Author(s)
M. Kumeda, K. Taniguchi, Y. Suenaga, A. Yamamoto, K Takagi, T. Yamaguchi, Y. Matsui, E. Ohta, T. Ogaki, T. Asada, S. Koseki, H. Naito, H. Ikeda
Organizer
The 14th International Symposium on Organic Reactions (ISOR-14)
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