光合成の動作機構を応用した光電変換デバイスの創製

• 研究課題/領域番号: 15H03527
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料化学
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 浅岡 定幸 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 准教授 (50336525)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2016年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2015年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
• キーワード: ナノ機能材料 / ナノ材料 / 太陽電池 / 高効率太陽光発電材料・素子

研究成果の概要

親・疎水鎖の連結点にポルフィリンを導入した両親媒性液晶ブロック共重合体は、基板に対して完全垂直配向したシリンダー型のミクロ相分離構造を与える。薄膜のGI-SAXSとSTEM-EDS測定により、ポルフィリンは相分離界面に沿って環状に配列しており、疎水性マトリクス部のスメクチックレイヤー間隔に一致した距離を保って多層集積化した特異な構造を形成していることが判った。ポルフィリンが環状に配列した構造体のサイズは、光合成中心の光捕集アンテナ複合体に近い。そこで光電変換デバイスへの応用を目指し、ポルフィリンの配向方向と相対距離の制御による光捕集能の向上と、疎水性マトリクス部への電子輸送経路の導入を試みた。

研究成果

• [学会発表] 高規則性相分離界面を利用したポルフィリンの会合状態制御法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 武久純也, 秋元源祐, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] 垂直配向型シリンダー状ミクロ相分離構造を形成する液晶性ジブロック共重合体とホモポリマーのブレンドによる薄膜中でのシリンダー径の制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吹田茂生, 丸山則彦, 浅岡定幸, 佐々木園, 櫻井伸一
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] 光機能性金属錯体を高密度集積化した垂直配向一次元メソチャネルを有する薄膜材料の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中尾慶太, 谷尾吉祥, 浅岡定幸, 吹田茂生, 櫻井伸一
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] ポルフィリンを核とする星型両親媒性液晶ブロック共重合体の合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 池田知弘, 高橋満春, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] 垂直配向シリンダー型相分離界面に沿って配列したポルフィリン環状構造体アレイにおける励起エネルギー移動特性の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡崎凌平, 小林明莉, 谷尾吉祥, 土久岡高志, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] 光機能性金属錯体を高密度集積化した垂直配向一次元メソチャネルを有する薄膜材料の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中尾慶太, 谷尾吉祥, 浅岡定幸, 吹田茂生, 櫻井伸一
  • 学会等名: 第63回 高分子研究発表会
• [学会発表] 液晶性ジブロック共重合体/ホモポリマーブレンドによる垂直配向型シリンダー状ミクロ相分離構造中のシリンダー径の制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吹田茂生, 丸山則彦, 浅岡定幸, 佐々木園, 櫻井伸一
  • 学会等名: 第63回 高分子研究発表会
• [学会発表] 液晶性ジブロック共重合体にホモポリマーをブレンドすることによる垂直配向型シリンダー状ミクロ相分離構造のシリンダー径の制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吹田茂生, 丸山則彦, 浅岡定幸, 佐々木園, 櫻井伸一
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] ポルフィリンを核とする星型両親媒性液晶ブロック共重合体の合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 池田知弘, 高橋満春, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 垂直配向シリンダー型相分離界面に沿って配列したポルフィリン環状構造体アレイにおける励起エネルギー移動特性の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡崎凌平, 小林明莉, 谷尾吉祥, 土久岡高志, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] ポルフィリン環状集積薄膜における軸配位を通じた精密配向方向制御法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 武久純也, 秋元源祐, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] ペリレンジイミドを側鎖に導入した両親媒性ブロック共重合体のミクロ相分離構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 有元薫平, 辻村彩希, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 垂直配向シリンダー型相分離界面に沿って配列したポルフィリン環状構造体アレイにおける励起エネルギー移動特性の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡崎凌平, 小林明莉, 谷尾吉祥, 土久岡高志, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第62回 高分子研究発表会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-07-15
• [学会発表] ポルフィリンを核とする星形両親媒性液晶ブロック共重合体の合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 池田知弘, 高橋満春, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第62回 高分子研究発表会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-07-15
• [学会発表] 有機半導体分子を導入した両親媒性ブロック共重合体のナノ構造制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 有元薫平, 辻村彩希, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第62回 高分子研究発表会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-07-15
• [学会発表] 光機能性金属錯体を高密度集積化した垂直配向一次元メソチャネルを有する薄膜材料の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷尾吉祥, 小林明莉, 土久岡高志, 野口三紀子, 和泉篤士, 前田治彦, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第65回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] ポルフィリンを核とする星型両親媒性液晶ブロック共重合体の合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 池田知弘, 高橋満春, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第65回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] 垂直配向シリンダー型相分離界面に沿って配列したポルフィリン環状構造体アレイにおける励起エネルギー移動特性の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡崎凌平, 小林明莉, 谷尾吉祥, 土久岡高志, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第65回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] 有機半導体液晶分子を側鎖に導入した両親媒性ブロック共重合体のミクロ相分離構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 有元薫平, 辻村彩希, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第65回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] ポルフィリン環状集積薄膜における軸配位を通じた精密配向方向制御法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 武久純也, 秋元源祐, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第65回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] Control of relative geometry between porphyrins accumulated at phase segregation interface of normally oriented cylindrical nanostructure. (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Takehisa, G. Akimoto, S. Asaoka
  • 学会等名: International Chemical Congress of Pacific Basin Sosieties 2015
  • 発表場所: ホノルル
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Regiospecific accumlation of metal complexes at phase-segregation interface of normally oriented cylindrical nanostructure in amphiphilic liquid crystalline diblock copolymer film. (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanio, M. Otonari, S. Asaoka, M. Noguchi, A. Izumi, H. Maeda
  • 学会等名: International Chemical Congress of Pacific Basin Sosieties 2015
  • 発表場所: ホノルル
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Nanostructure of amphiphilic diblock copolymer thin film composed of hydrophobic side-chain liquid crystalline segment having perylenediimide mesogens. (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Tsujimura, M. Otonari, S. Asaoka
  • 学会等名: International Chemical Congress of Pacific Basin Sosieties 2015
  • 発表場所: ホノルル
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Energy transfer through circular porphyrin arrays arranged along normally oriented cylindrical phase segregation interface in thin film. (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kobayashi, Y. Tanio, T. Tokuoka, M. Aotani, S. Asaoka
  • 学会等名: International Chemical Congress of Pacific Basin Sosieties 2015
  • 発表場所: ホノルル
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Development of dye-sensiteized solar cell based on circularly arranged porpyrin array thin film. (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Asaoka, A. Kobayashi, Y. Tanio, T. Tokuoka, M. Aotani
  • 学会等名: International Chemical Congress of Pacific Basin Sosieties 2015
  • 発表場所: ホノルル
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] ポルフィリン環状集積薄膜を集光層とする色素増感太陽電池の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 土久岡高志, 高橋満春, 青谷正嗣, 秋元源祐, 浅岡定幸
  • 学会等名: 第64回 高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] 高配向ナノ相分離構造の精密分子設計と光機能性材料への展開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅岡定幸
  • 学会等名: 精密ネットワークポリマー研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-04-17
  • 招待講演
• [図書] 近赤外・紫外線波長変換と光吸収増大による太陽電池の高効率化技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅岡定幸
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: S&T出版
• [図書] 太陽光と光電変換機能 異分野融合から生まれる次世代太陽電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅岡定幸
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: シーエムシー出版
• [産業財産権] 多孔質構造体、超微粒子捕捉用フィルタ、及び多孔質構造体の製造方法 (2017)
  • 発明者名: 櫻井伸一, 浅岡定幸, 吹田茂生, 丸山則彦
  • 権利者名: 櫻井伸一, 浅岡定幸, 吹田茂生, 丸山則彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-095761
  • 出願年月日: 2017