2015 Fiscal Year Annual Research Report
Gyroid極小界面を用いたI/I3レドックス対伝導界面の構築
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25708014
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
一川 尚広 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80598798)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 色素増感太陽電池 / イオン液体 / 双連続キュービック液晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
色素増感太陽電池の長期駆動を目指すにあたり、I/I3レドックス対の輸送を司る「電解質」の固体化が求められている。私は双連続キュービック液晶が自己組織的に形成する三次元極小界面上にレドックス対を精緻に連続配列できれば、新たな固体電解質材料の創成に繋がると考えた。本研究では、液晶分子設計をとおして、色素増感太陽電池のための固体電解質としての応用を目指した。
双性イオン骨格を有する両親媒性分子（極性骨格に長鎖アルキル基を生やした分子）の設計・合成を推進した。分子構造と分子集合構造の関係を調べる中で、これらの化合物は、ある種の塩の添加に伴い目的のキュービック相を発現することを見出した。しかし、添加塩のアニオン種依存性が強く、ヨウ化リチウムの添加ではレイヤー状のスメクチック相のみを発現した。より安定にキュービック相を形成する分子システムの創成を目指し、双子型の両親媒性分子設計に着目した。双子型にすることで、極性部位と長鎖アルキル部位が形成する相分離界面を湾曲させ、目的の構造を誘起できるのではないかと考えたためである。新たに双子型の分子設計を進めたところ、広い温度範囲で安定にキュービック相を発現するイオン性液晶を創成できた。分子集合構造を偏光顕微鏡・X線回折測定により調べたところ、三次元界面に沿ってイオン性骨格が配列した構造を形成していることがわかった。これらの液晶マトリックスにヨウ化リチウム/I2を添加すれば、目的の界面構造を得られると考えられる。以上の成果は、色素増感太陽電池の電解質設計において新たな知見である。また、双連続キュービック液晶はデザインすることが難しい液晶相と考えられており、この液晶相を発現するための分子設計指針の集積は重要な課題である。これらのことを考えると、今回得られた知見は、液晶という自己組織性材料の設計において重要な知見を与えるものだと考えられる。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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