研究課題
基盤研究(B)
本研究は、光励起高スピン状態をとるπ共役スピン系の光励起状態を詳細に解明し、それらのπラジカルを電気化学的手法や光イオン化により一電子酸化した状態を解明することにより、外部刺激による磁性の制御を目指して研究をおこなった。得られた主な成果を以下に示す。(1)申請書に記載した、光誘起電子移動と励起高スピン状態の関係を解明する目的で、励起4重項状態をとるπラジガルに種々の機能性部位を導入した分子の光励起状態を解明した。特に、BODIPY付加した系で、光誘起電子移動により形成された電荷分離イオン対状態を経由した特異な動的電子スピン分極を示す光励起4重項状態の検出に初めて成功した。これは、光合成系とそのモデル系の励起三重項状態に特徴的分極パターンとして知られていたものを励起四重項状態において始めて観測したものであり、励起高スピン状態を利用した光合成モデル系への道が開けた。(2)光励起4重項状態をとるπラジカルの電解酸化を試み、一電子酸化状態がスピン整列した3重項状態であることを証明できた。この結果は、光励起高スピンπラジカルのスピン分極ドナーとしての可能性が示された。これにより、今研究課題で解明すべき主要課題であった一電子酸化による電子操作による物性制御の可能性が示された。(3)アントラセンを挟んでπトポロジーの異なる位置(メタ位とパラ位)に安定ラジカルをそれぞれ付加した系を合成し、時間分解ESRとパルスレーザーと同期させたパルスESRにより4つの不対電子スピンからなる、特異な最低光励起三重項状態の検出に成功し、その励起状態のスピン整列とスピンダイナミックスを解明した。(4)ジメチルアミノ基を導入して電子供与性を高めた励起高スピンジカル系を設計・合成し、その基底状態と光励起状態の電子状態とスピン整例を解明した。また、それらを用いた電荷移動錯体について磁性等を明らかにした。
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