自己集合性ポルフィリンとフラーレン類からなる複合体の配列制御と機能化

• 研究課題/領域番号: 15K05432
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 有機化学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 谷 文都 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (80281195)
• 連携研究者: 福住 俊一 名城大学, 大学院・理工学研究科, 特任教授 (40144430) ; 大久保 敬 大阪大学, 高等共創研究院, 教授 (00379140)
• 研究協力者: 上村 拓也 ; 尾迫 秀和 ; 大山 陽介 ; 小出 太郎
• 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: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: ポルフィリン / フラーレン / 光励起 / 光誘起電子移動 / 一重項酸素発生 / 太陽電池 / 電荷分離状態 / 超分子 / 一重項酸素 / 酸化チタン / 電子移動 / 色素増感型太陽電池 / ピリジル / 電子注入 / フェノチアジン

研究成果の概要

自己集合性のピリジル基が置換し、ジアセチレン基あるいはフェノチアジン基で架橋された環状ポルフィリン二量体および二量体がC60などのフラーレン類を包接した複合体の光励起による電荷分離状態の挙動、色素増感型太陽電池材料としての特性、一重項酸素発生の能力などを精査した。その結果、きわめて長い寿命(0.7ミリ秒)を持つ電荷分離状態が生成すること、ピリジル基によって非常に高密度に酸化チタンに固定化でき、環状ポルフィリン二量体の方が複合体よりも特性が良好であること、環状ポルフィリン二量体の方が複合体よりも高い効率で一重項酸素を発生させる能力があることなどを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Singlet oxygen generation property of inclusion complex of cyclic free-base porphyrin dimer and fullerene C60 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, T. Enoki, J. Ohshita, T. Kamimura, S. Ozako, T. Koide, and F. Tani
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 7 号: 30 ページ: 18690-18695
  • DOI: 10.1039/c7ra02699d
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis of ordered carbonaceous frameworks from organic crystals (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Nishihara, T. Hirota, K. Matsuura, M. Ohwada, N. Hoshino, T. Akutagawa, T. Higuchi, H. Jinnai, Y. Koseki, H. Kasai, Y. Matsuo, J. Maruyama, Y. Hayasaka, H. Konaka, Y. Yamada, S. Yamaguchi, K. Kamiya, T. Kamimura, H. Nobukuni, F. Tani
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 109-109
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00152-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis and Radical Polymerization of Acrylamides Having One or Two 3-Carbazolylmethyl Moieties and Properties of the Formed Polymers (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Tani, H. Kato, N. Sakata, T. Yashima, K. Kubono, K. Hori, K. Tao, K. Goto, F. Tani, H. Takemura, K. Sakakibara, Y. Tsujii
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 46 号: 1 ページ: 85-87
  • DOI: 10.1246/cl.160899
  • NAID: 130005308372
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dye-sensitized solar cell based on inclusion complex of cyclic porphyrin dimer bearing four 4-pyridyl groups and fullerene C60 (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ooyama, K. Uenaka, T. Kamimura, S. Ozako, M. Kanda, T. Koide, and F. Tani
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 6 号: 20 ページ: 16150-16158
  • DOI: 10.1039/c6ra01131d
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 2-Hydrazinoquinoline: a reactive matrix for matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry to detect gaseous carbonyl compounds (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Shigeri, T. Kamimura, M. Ando, K. Uegaki, H. Sato, F. Tani, R. Arakawa and T. Kinumi
  • 雑誌名: Eur J Mass Spectrom 巻: 22 号: 2 ページ: 83-90
  • DOI: 10.1255/ejms.1413
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-Lived Photoinduced Charge Separation in Inclusion Complexes Composed of a Phenothiazine-Bridged Cyclic Porphyrin Dimer and Fullerenes (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuya Kamimura, Kei Ohkubo, Yuki Kawashima, Shuwa Ozako, Ken-ichi Sakaguchi, Shunichi Fukuzumi, and Fumito Tani
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 119 号: 45 ページ: 25634-25650
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b09147
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Two Harvests from One Metalloporphyrin Complex (2018)
  • 著者名/発表者名: F. Tani
  • 学会等名: International Symposium on Materials for Chemistry and Engineering (IMCE 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Photovoltaic performances of dye-sensitized solar cells based on cyclic free-base porphyrin dimers bearing four 4-pyridyl groups and their inclusion complexes with fullerene C60 (2016)
  • 著者名/発表者名: OOYAMA, Yousuke; UENAKA, Koji; KAMIMURA, Takuya; OZAKO, Shuwa; KANDA, Masahiro; KOIDE, Taro; TANI, Fumito
  • 学会等名: 2016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
• [学会発表] Supramolecular structures and photoelectronic properties of iInclusion complexes of self-assembling cyclic porphyrin dimers and fullerenes (2016)
  • 著者名/発表者名: Fumito Tani
  • 学会等名: The 70th Fujihara Seminar
  • 発表場所: 福岡市、ザ・ルイガンズ・スパ＆リゾート（海の中道リゾートホテル）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アズレンが縮環した新規ポルフィセンの合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河野優太、小出太郎、谷 文都
  • 学会等名: 第27回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 広島市、広島国際会議場
• [学会発表] ヘキシル基を有する[3.n](3,9)カルバゾロファン誘導体の合成とそれらのラジカル重合 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷 敬太、堀 一繁、久保埜 公二、タケムラ裕之、五島 健太、谷 文都、榊原 圭太、辻井 敬亘
  • 学会等名: 第27回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 広島市、広島国際会議場
• [学会発表] アルキルアミンを有するナフタレンジイミド類の合成および光照射による機械的応答の表面観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 五島健太、谷 文都
  • 学会等名: 第27回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 広島市、広島国際会議場
• [学会発表] Supramolecular structures and photoelectronic properties of inclusion complexes of self-assembling cyclic porphyrin dimers and fullerenes (2016)
  • 著者名/発表者名: Fumito Tani and Hirofumi Nobukuni, Ken-ichi Sakaguchi, Takuya Kamimura
  • 学会等名: KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2016
  • 発表場所: 福岡市、アクロス福岡
  • 国際学会
• [学会発表] アズレンが縮環した新規テトラセンジイミド誘導体の合成と物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷 文都、小出太郎、武居壯昴、村藤俊宏、里見浩一郎、鈴木康孝、川俣 純、寺井健吾、鈴木充朗、山田容子、塩田淑仁、吉澤一成
  • 学会等名: 2016ハロゲン利用ミニシンポジウム
  • 発表場所: 佐賀大学
• [学会発表] Induced-fit gas uptake in solids of cyclic porphyrin dimers (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirotomo Nishihara, Fumito Tani, Takuya Kamimura, Masato Nishimura, Hideki Tanaka, Minoru T. Miyahara, Mao Owada, Takashi Kyotani
  • 学会等名: 12th International Conference on the Fundamentals of Adsorption
  • 発表場所: Germany, Friedrichshafen/Lake Constance
  • 国際学会
• [学会発表] 有機結晶の炭素化による多孔質カーボンアロイ調製の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松浦健太・西原洋知・谷文都・上村拓也・小出太郎・大和田真生・松尾吉晃・丸山純・京谷隆
  • 学会等名: 第43回炭素材料学会
  • 発表場所: 千葉大学
• [学会発表] Supramolecular Structures and Photoelectronic Properties of I Complexes Composed of Self-Assembling Cyclic Porphyrin Dimers and Fullerenes (2015)
  • 著者名/発表者名: Fumito Tani
  • 学会等名: International Symposium on Construction and Application of Functional Molecules/Systems
  • 発表場所: Yilan, Taiwan
  • 年月日: 2015-10-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 研究成果 カーボンの中に金属が規則配列した触媒-CO2削減や燃料電池の白金代替に期待-
  • URL: http://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/148
• [備考] 谷 文都 研究概要
  • URL: http://tajigen.cm.kyushu-u.ac.jp/research_tani.html