2014 Fiscal Year Research-status Report
有機系太陽電池への適用を指向した近赤外光増感アップコンバージョン分子系の創製
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26620033
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
久保 由治 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 教授 (80186444)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | アップコンバージョン / ゲル / ボロン酸 / 近赤外線吸収色素 / 有機系太陽電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2個の低いエネルギー光子を1個のより高いエネルギー光子に変換できるアップコンバージョン（UC）は有機系太陽電池の高度化に不可欠な光捕集効率の向上に寄与する。本研究では，太陽光など低強度かつ非コヒーレントな入射光で達成可能な有機色素系三重項-三重項消滅型UCシステムの構築を目的とした。今年度は，以下の項目について知見を得た。
1) ボロネートゲル中におけるアップコンバージョン特性の評価：当研究室では, 有機ジボロン酸を架橋剤とする高分子ゲルの機能化研究をおこなっており, ポリビニルアルコール (PVA) の利用はボロン酸型蛍光色素のグラフトを可能にした。そこで, 当該ボロネートゲルの化学修飾性に着目した取り組みの一環として, UCゲルの調製を試みた。ボロン酸リンカーを有するPt(II)テトラフェニルポルフィリン増感色素 (S) を新規に合成し, PVA にグラフトした。これをDMSO 中で9,10-ジフェニルアントラセン (E) および有機ジボロン酸と混合することで, 橙色の透明なボロネートゲルが得られた。調製したゲルに510 nmの光を照射したところ, 435 nmに極大発光波長をもつ（E）由来の蛍光が観察され, 通気条件下でもUC 特性が見出された。
2)近赤外光吸収増感剤の合成：UC分子系に適用可能な近赤外線吸収色素は高効率な励起三重項状態の発現が要求されるので，その合成は容易ではない。そこで，長波長領域に吸収帯をもつボロンジベンゾピロメテンに着目して，重原子を導入した関連色素体を合成した。そのうち，シクロメタル化白金錯体系色素は，近赤外光吸収特性を持つばかりでなく，励起三重項状態の形成を示唆する結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
近赤外光吸収特性と高効率励起三重項状態を併せ持つ増感剤の合成に苦労した。種々の合成検討の結果，シクロメタル化白金錯体系近赤外線吸収色素の合成に成功した。しかしながら，励起三重項状態の形成が示唆された一方で，光照射下，酸素に対して不安定である結果を得ている。状況によっては，分子を改良する事態になるかもしれない。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは，われわれが合成した近赤外光吸収増感色素と発光剤（ペリレンジイミド）を組みあわせ，アップコンバージョン(UC)現象を発現するかどうかを検討する。一方，ボロネートUCゲルについては，その機構に沿ったフォトダイナミクスの知見の獲得に努める。
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| Causes of Carryover |
同内容で申請していた民間財団助成（第40回岩谷科学技術研究助成）が採択され，単年度で200万円の研究費がついたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
UC現象の詳細を解析する装置が不足している。たとえば，照射強度可変型のレーザーの購入などを検討する。
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