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ナノヘテロ構造高分子擬固体中における高速分子拡散と電荷伝搬の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15550101
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 高分子化学
研究機関茨城大学

研究代表者

金子 正夫  茨城大学, 理学部, 教授 (90109794)

研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2005年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2004年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2003年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
キーワード多糖類固体 / 固体電気化学 / 分子拡散係数 / イオン電導 / 交流インピーダンス法 / レドックス分子 / サイクリックボルタモグラ / 色素増感太陽電池 / 多糖類擬固体 / 拡散係数 / サイクリックボルタモグラム / アガロース / カラゲニン / 固体リアクター / 自然対流 / 自己拡散 / 多糖類個体 / 電気化学媒体 / 電荷移動抵抗 / 電気二重層容量
研究概要

二重らせんからなるナノヘテロ構造多糖類ネットワークを持つ含水擬固体を,高周波加熱を利用して多糖類水溶液を作製してから冷却し,固体化して作製した.この時,内部に種種のレドックス活性分子を共存させ,中に電極(作用電極,参照電極,対極)を挿入してから固体化した.このような固体中で電気化学測定を初めて可能にした.サイクリックボルタモグラム(CV),および交流インピーダンススペクトロメトリー法により,固体の電導性,電気化学的反応性,分子拡散係数などを算出し,解析を進めた.電気化学的反応や分子拡散は高分子の濃度やレドックス種の構造により異なることが分かったので,レドックス種を介する電荷伝播の機構と関連付けながら解析した.
高分子材料としては,アガロース,カラジーナン,寒天などの材料を用いた.色々な電解質によるイオン伝導を測定した.レドックス分子としては,増感剤となりうる分子(Ru(bpy)_3^<2+>)や触媒分子機能を持つ色々な金属錯体(シアノ錯体,アンミン錯体,プルシアンブルーなどのシアノ金属多核錯体等),メチルビオロゲンの分子拡散などの他,色々な多糖類擬固体中における電解質による伝導性やイオン拡散の基礎的データを蓄積した.小さいイオンによる伝導性や分子拡散は,水溶液中と同じに起こることを明らかにした.交流インピーダンススペクトロメトリー法により,電極での電荷移動抵抗や電気二重層容量は水溶液中より大きいが,多糖類濃度が高いほど電荷移動抵抗が減少するという興味ある事実を明らかにし,議論した.これらを応用し,湿度の光センサを創製した.また,色素増感太陽電池への応用も行ない,有機媒体液体を多糖類により固体化した系で,有機媒体液体系と同等な変換効率を得ることができた.

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (13件) 図書 (4件) 産業財産権 (3件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Effect of Humidity on Photoluminescence from Ru(bpy)_3^<2+> Incorporated into a Polysaccharide Solid Film and its Application to Optical Humidity Sensor2005

    • 著者名/発表者名
      K.Takato, N.Gokan, M.Kaneko., (2005)
    • 雑誌名

      J.Photochem.Photobiol. 169

      ページ: 109-114

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of Humidity on Photoluminescence from Ru(bpy)_3^<2+> Incorporated into a Polysaccharide Solid Film and its Application to Optical Humidity Sensor2005

    • 著者名/発表者名
      K.Takato, N.Gokan, M.Kaneko
    • 雑誌名

      J.Photochem.Photobiol. 169

      ページ: 109-114

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of Humidity on Photoluminescence from Ru(bpy)_3^<2+> Incorporated into a Polysaccharide Solid Film and its Application to Optical Humidity Sensor2005

    • 著者名/発表者名
      K.Takato, N.Gokan, M.Kaneko
    • 雑誌名

      J. Photochem. Photobiol. 169

      ページ: 109-114

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 光触媒の発展と展望2005

    • 著者名/発表者名
      金子 正夫
    • 雑誌名

      太陽エネルギー 31・5

      ページ: 3-5

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A Medium Wherein Molecular Diffusion Takes Place the Same as in a Liquid but Convection is Prohibited2004

    • 著者名/発表者名
      M.Kaneko, N.Gokan, K.Takato
    • 雑誌名

      Chem.Lett. 33

      ページ: 686-687

    • NAID

      10013105647

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Investigation of nanostructured Polysaccharide Solid Medium for Electrochemistry2004

    • 著者名/発表者名
      H.Ueno, M.Kaneko
    • 雑誌名

      J.Electroanal.Chem 568

      ページ: 87-92

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] New Ionically Conductive Solid of Polysaccharide Containing Excess Water2004

    • 著者名/発表者名
      H.Ueno, Y.Endo, Y.Kaburagi, M.Kaneko
    • 雑誌名

      J.Electroanal.Chem 570

      ページ: 95-100

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Solid Medium for Conventional Electrochemical Measurements2004

    • 著者名/発表者名
      N.Mochizuki, H.Ueno, M.Kaneko
    • 雑誌名

      Electrochim.Acta 49

      ページ: 4143-4148

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] ナノ構造ヒドロゲルリアクターを用いた電気化学測定と分子拡散2004

    • 著者名/発表者名
      金子正夫
    • 雑誌名

      高分子加工 53

      ページ: 407-411

    • NAID

      40006415068

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Investigation of nanostructured Polysaccharide Solid Medium for Electrochemistry2004

    • 著者名/発表者名
      H.Ueno, M.Kaneko
    • 雑誌名

      J.Electroanal.Chem. 568

      ページ: 87-92

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] New Ionically Conductive Solid of Polysaccharide Containing Excess Water2004

    • 著者名/発表者名
      H.Ueno, Y.Endo, Y.Kaburagi, M.Kaneko
    • 雑誌名

      J.Electroanal.Chem. 570

      ページ: 95-100

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrochemical measurements and molecular diffusion in nanostructured hydrogel reactors2004

    • 著者名/発表者名
      M.Kaneko
    • 雑誌名

      Polymer Applications (Review in Japanese language) 53

      ページ: 407-411

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 有機薄膜太陽電池の研究と発展2004

    • 著者名/発表者名
      金子正夫
    • 雑誌名

      太陽エネルギー 30

      ページ: 3-7

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] Adv.Pllym.Sci., "Charge Transport and Catalysis by Molecules Confined in Polymeric Materials and Application to Future Nanodevices for Energy Conversion"2005

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Yagi, Masano Kaneko
    • 出版者
      Springer Verlag(Web公開中)
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] ナノ・IT時代の分子機能材料と素子開発(分担pp.444-456)2004

    • 著者名/発表者名
      金子正夫
    • 総ページ数
      771
    • 出版者
      エヌ・テイー・エス
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] (ナノ・IT時代の分子機能材料と素子開発)第2編,第3章,光電変換素子, 第1節,有機・高分子薄膜素子(吉野勝己編)2004

    • 著者名/発表者名
      金子正夫
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] Development of molecular functional materials and devices in nano- and IT-era

    • 著者名/発表者名
      M.Kaneko
    • 出版者
      NTS Publisher (Book in Japanese language)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 光物理化学電池2006

    • 発明者名
      金子 正夫
    • 権利者名
      茨城大学
    • 出願年月日
      2006-03-09
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] 窒素含有化合物の光分解方法2004

    • 発明者名
      金子正夫, 星野幹雄
    • 権利者名
      金子正夫, 星野幹雄
    • 産業財産権番号
      2004-379280
    • 出願年月日
      2004-12-28
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 固体型色素増感太陽電池及びその製造方法2003

    • 発明者名
      金子正夫
    • 権利者名
      KOA(株)金子正夫
    • 産業財産権番号
      2003-297173
    • 出願年月日
      2003-08-21
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Abe et al.: "Electrochemistry of Ruthenium Purple Confined in a Polymer Matrix : Vol tammetry, Electrocatalysis for Hydrogen Evolution) and Electron-Transp ort Characteristics""Bull.Chem.Soc.Jpn.. 76. 645-650 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Abe et al.: "Electrochemical Hydrogen Evolution by Catalyst Membrane Composed of Pl atinum, Alkyl Viologen, and Nafion : Consideration of the Kinetically Do minant Factor Based on Understanding of Electron-Mediating Ability of the Viogen Molecule"J.Mol.Cat. A : Chem.. 201. 55-62 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kaneko et al.: "Specific Electron Transfer Mechanism from the Photoexcited Tetrasulfon ated Zn(II)-Tetraphenylporphyrin to Methylviologen via Self-Assembled Ionic Complex"J.Macromol.Symp.. 204. 71-77 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ueno et al.: "Investigation of nanostructured Polysaccharide Solid Medium for Electrochemistry"J.Electroanal.Chem. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kaneko et al.: "Metal Complexes and Metals in Macromolecules, D.Woehrle and A.D.Pomogailo ed., Chapter 2, Macromolecular metal complexes in biological systems, pp.25-63 ; Chapter 13, Photocatalytic properties, pp.573-600 ; Chapter 14, Electron and photon-induced processes, pp.601-652"Wiley-VCH. 667 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 金子正夫: "図解燃料電池のすべて,監修 本間琢也,多電子反応錯体触媒の設計,PP.130-131"工業調査会. 263 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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