2021 Fiscal Year Research-status Report
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20KK0120
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
羽會部 卓 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70418698)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小堀 康博 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (00282038)
婦木 正明 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 助手 (50874442)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2024-03-31
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| Keywords | 一重項分裂 / 逐次反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般に、分子の光吸収過程では一光子光学許容状態（1光子吸収→1励起子生成）のみが遷移可能であり、励起状態を介した化学反応の量子収率の最大値は100%である。さらに、分子会合体になると単量体と比較して励起子間の消滅により吸収した励起エネルギーが迅速かつ大幅に失活する。この光化学の重大な問題点の解決策として二分子近接下で1光子の吸収過程から2つの三重項励起子を生成する多励起子生成反応の一重項分裂(SF)が考えられ、三重項励起子の生成効率ΦTは200%まで向上する。この励起子の倍増が可能なSFを種々の反応系でより汎用性を高めるには材料開発を含む基礎物性評価と反応開発の両輪による基礎学理の構築が急務である。本研究では国際共同研究を通してSFを最大限活用できる逐次反応系の構築を目指す。
まず、SFで最も汎用性の高いペンタセンと比較して、T1のエネルギーがより高く、強相関の三重項対（TT）生成の発熱性がより乏しい特徴を有するテトラセンに着目した。従来的な構造パラメーターである電子カップリングだけでなく、新たに立体柔軟性に着目し、異なるスペーサー部位を有する計4種類の二分子連結体を合成した。その結果、小さな電子カップリングと大きな立体柔軟性を有する4,4’-ビフェニル基で連結したテトラセン二分子連結体において量論的な三重項量子収率（196 ± 12%）の実現に成功した。次に、ペンタセン修飾量子ドットの分子集合体系では光吸収後の量子ドットの励起状態からペンタセンへのS-Sエネルギーを介して近接ペンタセン間の量論的なSFが観測された。量子ドットの光吸収光子数に対する三重項量子励起子の収率はほぼ200%となり、量論的なS-Sエネルギー移動とSFの逐次反応の観測に成功した。
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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
高効率三重項量子収率を示すテトラセン二量体やペンタセン修飾量子ドットでの量論的な逐次反応系の観測に成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度はSF後の高効率励起子拡散を示す材料開発を目指して研究を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
2021年度に検証を予定していたアセン二量体の過渡吸収スペクトルにおける温度依存性評価について、必須となる機材の購入が2021年度内に間に合わなかった。そのため、サンプル合成を含めて2022年度に測定を行う必要が出てきたため。
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