動的エキシトン制御を志向した有機無機ドナー・アクセプター材料創成
| Project Area | Dynamic Exciton: Emerging Science and Innovation |
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| Project/Area Number |
20H05834
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
作田 絵里 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (80554378)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥60,450,000 (Direct Cost: ¥46,500,000、Indirect Cost: ¥13,950,000)
Fiscal Year 2022: ¥20,020,000 (Direct Cost: ¥15,400,000、Indirect Cost: ¥4,620,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
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| Keywords | 光化学 / 錯体化学 / 典型元素 / スピン軌道相互作用 / ドナー・アクセプター相互作用 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題では金属錯体に対して、ホウ素などの有機典型元素化合物を利用したドナー・アクセプター(D-A)部位を導入することで、特異な機能発現が可能な有機・無機D-A連結系を創出する。動的な構造変化が期待できる化合物群を設計できれば、スピンを含めた励起状態、電荷移動(CT)状態、電荷分離状態の相互変換の制御が可能となる。これらを利用した様々な機能発現を探索することを目指す。
具体的には、金属錯体と典型元素置換基のD-A相互作用における動的効果を利用した機能発現および金属錯体と典型元素置換基の動的相互作用を利用した光物理化学過程の精密制御を目指し、研究を進める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では金属錯体に対して、ホウ素などの有機典型元素化合物を利用したドナー(D)・アクセプター(A)部位を導入することで、特異な機能発現が可能な有機・無機D-A連結系を創出することを目的とする。動的な構造変化が期待できる化合物群を設計できれば、スピンを含めた励起状態、電荷移動(CT)状態、電荷分離状態の相互変換の制御が可能となる。これらを利用した様々な機能発現を探索することを目指す。
具体的に、以下に示す。1：金属含有系TADF分子の設計 ねじれ角周りの動的制御が可能な金属含有系TADF分子の設計を共同研究者と計算化学で予測を立て、具体的な分子構造を決定し実際にその錯体の合成を行った。発光測定の結果、TADFが発現しているか確証は得られていないが、2成分の発光種がいることを確認した。次年度以降はこれらのより詳細な物性調査および結果に基づいた新たな分子系の合成および物性検討を行う。
2：白金錯体にD、A部位を導入した、生体親和性を有するD-A連結分子の合成については、目的化合物の合成は完了し分光測定を行ったところ、大きな電荷分離状態は観測されなかった。これは配位子部位の構造により阻害されていると考えられる。
3：高効率色素増感太陽電池に向けた金属酸化物/増感色素からなる有機・無機複合系の開発を行うためのジピロメテン骨格を有する金錯体の合成については、再度合成を試みたものの金錯体の生成には至っていない。今後分子設計を含め、再検討を行う。
4：金属錯体の励起状態を制御することを目指し、特徴的な赤外吸収を示す三重結合をD-A連結分子の架橋部分に組み込んだ分子の合成を既報を参考に行った。参照錯体を含むすべての錯体の合成が完了したため、分光測定を行い既報データと一致することを確認した。今後共同研究先と測定を行っていく。
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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
本研究では金属錯体に対して有機典型元素化合物を利用したドナー(D)・アクセプター(A)部位を導入することで、特異な機能発現が可能な有機・無機D-A連結系を創出する。実際には4つの大きなテーマの元、研究を行っている。本年度は前半に思うように成果が出ない時期もあったり、予定の合成まで終わっていない化合物もあるが、ほとんどの課題で分子の合成および精製が完了していることから、次年度以降に測定を含め、十分に予定通り研究を進めることが可能であるため、おおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進方法を、各課題ごとに記載する。
1：金属含有系TADF分子の設計については、詳細な発光測定および励起状態の解析を行う。発光測定に関しては固体状態および薄膜状態での寿命および発光スペクトルの温度依存性を測定し、励起エネルギーや活性化エネルギーの算出を行い、計算との整合性を確認する。また、合成に関しては軽金属系への応用を目指した亜鉛錯体の合成に向けて検討を行う。配位部分は異なるものの、TADFの肝である、ねじれを起こす部位については同じ有機化合物を利用することで、金属錯体の三重項励起状態が逆項間交差にどのような影響を与えるのかを考察することが出来ると考えられる。2：白金錯体にD、A部位を導入した、生体親和性を有するD-A連結分子の合成については、電荷分離状態が思わしくないことから、配位子骨格の再検討およびD、A部位の再検討を行い合成を行う。またこれまでに合成した錯体に関しては電荷分離状態のより詳細な知見を得るため、過渡吸収分光を含めて検討を行っていく。3：高効率色素増感太陽電池に向けた金属酸化物/増感色素からなる有機・無機複合系の開発については、ジピロメテン骨格を有する金錯体の合成については、合成を試みたものの、金が配位しづらいことが明らかとなったが、新たな合成経路が有効であることが明らかとなったため、今後分子設計を含め、再検討を行う。4：金属錯体の励起状態を有機官能基部位の振動励起状態と相互作用させ励起状態から始まる光物理化学過程を制御する研究については、特徴的な赤外吸収を示す三重結合をD-A連結分子の架橋部分に組み込んだ分子の合成を行い既報と結果との比較を行ったところ問題なかったため、共同研究先と高速分光測定を赤外光および可視光の両方を利用して測定を行っていく予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
