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時間分解赤外分光による遷移金属錯体の光化学過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15J11908
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物理化学
研究機関東京工業大学

研究代表者

向田 達彦  東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2017年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード時間分解赤外分光 / 遷移金属錯体 / 光エネルギー変換材料 / 光化学過程 / 光エネルギー変換
研究実績の概要

本研究は、時間分解赤外分光(TR-IR: Time-resolved infrared spectroscopy)によって遷移金属錯体の光化学過程のメカニズムを解明し、光触媒などの遷移金属錯体を活用した光エネルギー変換材料の高機能化に向けた設計指針を確立することを目的としている。本年度は、下記の三つのテーマについて研究を行った。
第一の研究テーマとして、前年度より引き続き、水素発生光触媒への応用が期待される平面型白金錯体オリゴマーの光励起状態ダイナミクスの解明に取り組んだ。本年度は、白金錯体水溶液の詳細なTR-IRスペクトル測定を行い、量子化学計算の結果と比較することによって光励起状態の同定を行った。その結果、二量体と三量体の光励起状態のTR-IRスペクトルシミュレーション結果の和が、測定されたTR-IRスペクトルをよく再現することが明らかになった。このことは、白金錯体水溶液を光励起すると比較的長寿命の二量体及び三量体の光励起状態が形成され、それらが光反応過程などにおいて重要な役割を果たすことを示している。
第二の研究テーマとして、前年度より引き続き、光捕集系への応用が期待されるリング状レニウム多核錯体の分子内励起エネルギー移動過程の解明に取り組んだ。 本年度は、新たに合成された複数のレニウム錯体を含むリング状レニウム多核錯体を対象として系統的にTR-IR測定を行った。その結果、分子構造と分子内励起エネルギー移動速度の相関に関する知見を得ることができた。
本年度は、第三の研究テーマとして、熱活性型遅延蛍光によって駆動する有機EL発光材料の光励起状態ダイナミクスの解明にも研究を展開した。時間分解分光と量子化学計算を組み合わせることで、光励起状態における分子構造変形を明らかにし、熱活性型遅延蛍光過程に分子構造変形が重要な役割を果たすことを示した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] Rutherford Appleton Laboratory/Queen Mary, University of London(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Curtin university(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Queen Mary, University of London/Rutherford Appleton Laboratory(英国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Rutherford Appleton Laboratory/Queen Mary, University of London(英国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Curtin University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Investigation of excited state, reductive quenching, and intramolecular electron transfer of Ru(II)-Re(I) supramolecular photocatalysts for CO2 reduction using time-resolved IR measurements2018

    • 著者名/発表者名
      K. Koike, D. C. Grills, Y. Tamaki, E. Fujita, K. Okubo, Y. Yamazaki, M. Saigo, T. Mukuta, K. Onda, O. Ishitani
    • 雑誌名

      Chem. Sci.

      巻: 未定 号: 11 ページ: 2961-2974

    • DOI

      10.1039/c7sc05338j

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photochemical Processes in a Rhenium(I) Tricarbonyl N-Heterocyclic Carbene Complex Studied by Time-Resolved Measurements2017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Mukuta, Peter Simpson, Jamila Vaughan, Brian Skelton, Stefano Stagni, Massimiliano Massi, Kazuhide Koike, Osamu Ishitani and Ken Onda
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 56 号: 6 ページ: 3404-3413

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.6b02936

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct Observation of the Triplet Metal-centered State in [Ru(bpy)3]2+ Using Time-resolved Infrared Spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      T. Mukuta, S. Tanaka, A. Inagaki, S. Koshihara, K. Onda
    • 雑誌名

      Chem. Select, 2016, 1, 2802-2807

      巻: 1 号: 11 ページ: 2802-2807

    • DOI

      10.1002/slct.201600747

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Oligomerization of [PtCl(tpy)]+ in the Excited State in Aqueous Solution Studied by Time-Resolved Infrared Spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Mukuta, Masayuki Miyaji, Ken Sakai, Ken Onda
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Photochemistry and Photophisics of Coordination Compounds
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 時間分解赤外分光による[PtCl(tpy)]+ オリゴマーの光励起状態の研究2017

    • 著者名/発表者名
      向田達彦、宮地勝将、酒井健、恩田健
    • 学会等名
      第29回配位化合物の光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Excited State Dynamics of Transition Metal Complexes Studied by Ultrafast Time-Resolved Infrared Spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Mukuta, Kei Murata, Akiko Inagaki, Shin-ya Koshihara, and Ken Onda
    • 学会等名
      The Fifth International Education Forum on Environment and Energy Science
    • 発表場所
      San Diego, United States
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reaction mechanism of CO photodissociation of rhenium(I) N-heterocyclic carbene tricarbonyl complexes2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Mukuta, Jamila G. Vaughan, Stefano Stagni, Massimiliano Massi, Kazuhide Koike, Osamu Ishitani, Shin-ya Koshihara, Ken Onda
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京大学駒場第一キャンパス
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 時間分解測定によるN-ヘテロ環状カルベンRe(I)カルボニル錯体の光反応機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      向田 達彦, Jamila G. Vaughan, Stefano Stagni, Massimiliano Massi, 小池 和英, 石谷 治, 腰原 伸也, 恩田 健
    • 学会等名
      第28回配位化合物の光化学討論会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学松ヶ崎キャンパス
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast Time-Resolved Infrared Spectroscopy of the Transition Metal Complexesin the Metal Centered Excited State2015

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Mukuta, Sei’ichi Tanaka, Shin-ya Koshihara, Ken Onda
    • 学会等名
      The Fourth International Education Forum on Environment and Energy Science
    • 発表場所
      Maui, Hawaii, US
    • 年月日
      2015-12-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 時間分解赤外分光法による鉄(II)スピンクロスオーバー錯体の光励起ダイナミクスの解明2015

    • 著者名/発表者名
      向田 達彦, 田中誠一, 腰原伸也, 恩田 健
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Time-Resolved Study on Photochemistry of Rhenium(I) Tricarbonyl N-Heterocyclic Carbene Complexes2015

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Mukuta, Jamila G. Vaughan, Stefano Stagni, Massimiliano Massi, Kazuhide Koike, Osamu Ishitani, Shin-ya Koshihara, Ken Onda
    • 学会等名
      21st International Symposium on the Photochemistry and Photophysics of Cordination Compounds
    • 発表場所
      Krakow, Poland
    • 年月日
      2015-07-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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