2013 Fiscal Year Annual Research Report
ホスホールを含む元素相乗型π共役分子の構築と有機デバイスへの応用
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25288020
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
俣野 善博 新潟大学, 自然科学系, 教授 (40231592)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ホスホール / チタナサイクル / クロスカップリング / D-π-A型色素 / 分子内電荷移動 / 色素増感太陽電池 / トリアリールアミン / ターチオフェン |
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| Research Abstract |
本研究では、ホスホールを基軸とする元素ハイブリッド型π共役分子を構築し、その構造―物性相関を明らかにした上で、ホスホール及び他のヘテロールそれぞれの特性が相乗的に発揮されるような機能性材料の設計指針を提案することを目的としている。本年度は、主に次の二つの課題に取り組んだ。(i) トリアリールアミン、ターチオフェン、ホスホールが連結されたドナー－π－アクセプター（D-π-A）型色素の合成と構造－物性相関の解明、(ii) 課題(i)で合成した色素を用いた色素増感太陽電池の作製とデバイス特性の評価。まず、チタナサイクル法を利用して、片方のα位にチエニル基を持ち、もう一方のα位にビニル基やアリール基を持つホスホール誘導体を合成する方法を確立した。引き続き、チオフェン環の位置選択的なリチオ化とクロスカップリング反応を駆使してトリアリールアミン骨格を導入し、標的とするD-π-A型色素を合成した。また、得られた色素およびその参照系化合物の吸収スペクトル・発光スペクトル・酸化還元電位を測定し、構築したπ系が励起状態において高い分子内電荷移動特性を持つことを明らかにした。さらに、末端にカルボキシ基を持つD-π-A型色素を酸化チタンに吸着することで色素増感太陽電池を作製し、擬似太陽光照射装置を用いた標準的な測定条件下で光電変換効率を測定した。その結果、最高値で5.6%に達する光電変換効率を与えること、および、ホスホール環とカルボキシ基との間のスペーサーが変換効率に大きな影響を与えることが明らかとなった。
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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
当初計画していた課題をほぼ検討することができており、研究全体はおおむね順調に進展している。特に、トリアリールアミン、ターチオフェン、ホスホールからなるD-π-A型色素が色素増感太陽電池の増感剤として利用できるという知見を手にしたことで、ホスホールを含む機能性色素の探索へ向けた分子設計の方向性を打ち出すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、縮環ホスホールを含むD-π-A型色素に焦点を絞り、その簡便かつ効率的な合成法を確立した上で、構造－物性相関を基礎化学的側面から系統的に解明する。さらに、当初の計画通り、ホスホール誘導体を構成要素とする有機薄膜太陽電池および色素増感太陽電池を作製し、そのデバイス特性の評価を通じて、実用化に値する候補化合物群を探索する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成２５年度に備品を二つ購入したが、機種の見直しにより当初の想定額よりも大幅に安く購入できたため。
主に、平成２５年度に購入した備品用の消耗品購入費、および、外国旅費として使用する。
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