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磁場効果を用いたシングレットフィッションのメカニズム解明および新規材料開発の指針

研究課題

研究課題/領域番号 16H04093
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 物理化学
研究機関埼玉大学

研究代表者

若狭 雅信  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40202410)

研究分担者 矢後 友暁  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (30451735)
加藤 隆二  日本大学, 工学部, 教授 (60204509)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2016年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
キーワードスピン化学 / 磁場効果 / シングレットフィッション / Singlet Fission / 30 T超強磁場 / ジフェニルヘキサトリエン / 三重項励起子 / フィッション効率 / Singlet Fissionの磁場効果 / スピンダイナミクス / 励起子ダイナミクス / 三重項励起子移動モデル / 統計リュービル方程式 / 超強磁場 / ジェフェニルへキサトリエン / 一重項励起子分裂
研究成果の概要

本研究では,① 30 T超強磁場分光測定装置の構築し,②ジェフェニルへキサトリエン(DPH)の蛍光強度に対する磁場効果を異方性も含めて0-30 Tでの測定を試みた。③実験結果を三重項対の励起子移動モデルでSLE解析し,併せて④蛍光のピコ秒ダイナミクスに対する磁場効果を0-10 Tで検討した。これらによりSinglet Fissionのメカニズムを解明を行なった。さらにゼロ磁場分裂定数,配向,格子間距離,スピン軌道相互作用に注目して⑤新しいSinglet Fission材料開発の指針を構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

一重項励起子分裂 (Singlet Fission) は,光子を2倍利用でき,次世代太陽電池の光電変換プロセスとして,国内外で近年非常に注目されている。しかし,これまでに知られているSinglet Fission分子は,種類が限られるうえ,メカニズムも十分に解明されているとは言い難い。そこで本研究では,30テスラまでの超強磁場下でSinglet Fission過程の磁場効果を測定し,スピンダイナミクス,励起子ダイナミクスに注目した統計リュービル方程式による解析を行い,実験・理論の両面からSinglet Fissionのメカニズム解明を目指した。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Exploring the Structure of an Exchange-Coupled Triplet Pair Generated by Singlet Fission in Crystalline Diphenylhexatriene: Anisotropic Magnetic Field Effects on Fluorescence in High Fields2018

    • 著者名/発表者名
      Kei Ishikawa, Tomoaki Yago, Masanobu Wakasa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 39 ページ: 22264-22272

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b06026

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Spin Exchange Model for Singlet Fission2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Yago and Masanobu Wakasa
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 695 ページ: 240-244

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2018.02.025

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure and dynamics of triplet-exciton pairs generated from singlet fission studied via magnetic field effects2018

    • 著者名/発表者名
      Masanobu Wakasa, Tomoaki Yago, Yoriko Sonoda, and Ryuzi Katoh
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 1 号: 1 ページ: 9-9

    • DOI

      10.1038/s42004-018-0008-0

    • 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
  • [雑誌論文] Singlet Fission in Fluorinated Diphenylhexatrienes2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuzi Katoh, Masaaki Hashimoto, Akinori Takahashi, Yoriko Sonoda, Tomoaki Yago, and Masanobu Wakasa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 46 ページ: 25666-25671

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b06905

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Field Effects on Triplet Pair Generated by Singlet Fission in an Organic Crystal: Application of Radical Pair Model to Triplet Pair2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Yago, Kei Ishikawa, Ryuzi Katoh, Masanobu Wakasa*
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 120 号: 49 ページ: 27858-27870

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b09570

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] “9,10-ジフェニルアントラセン単結晶中の T-T 消滅による蛍光に対する磁場効果”2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川貴一・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会(甲南大学 岡本キャンパス)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] "Spin exchange model for singlet fission and triplet energy transfer"2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yago
    • 学会等名
      27th PhotoIUPAC DUBLIN 2018 (University College of Dublin, Doublin, Ireland)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "The structure of an exchange coupled triplet pair generated by singlet fission in crystalline diphenylhexatriene"2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yago, K. Ishikawa, M. Wakasa
    • 学会等名
      7th PhotoIUPAC DUBLIN 2018 (University College of Dublin, Doublin, Ireland)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] “三重項増感反応によるゲルミレンの発生とその反応性”2018

    • 著者名/発表者名
      若松郁佳・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      2018年光化学討論会(関西学院大学 上ヶ原キャンパス)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] “シングレットフィッションおよび三重項エネルギー移動に関するスピン交換モデル”2018

    • 著者名/発表者名
      矢後友暁
    • 学会等名
      2018年光化学討論会(関西学院大学 上ヶ原キャンパス)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] “磁場効果を用いたシングレットフィッションにおける反応中間体の構造解析と電子的相互作用の計測”2018

    • 著者名/発表者名
      石川慶・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      第57回電子スピンサイエンス学会年会(北海道大学 学術交流会館)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] “イオン液体中での光誘起電子移動反応に対する磁場効果の原因”2018

    • 著者名/発表者名
      土田暉・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      第57回電子スピンサイエンス学会年会(北海道大学 学術交流会館)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] “シングレットフィッションによって生じる三重項対で観測される磁場効果曲線の形状”2018

    • 著者名/発表者名
      矢後友暁・吉田朋美・若狭雅信
    • 学会等名
      第57回電子スピンサイエンス学会年会(北海道大学 学術交流会館)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] シングレットフィッションにおける相関三重項対の構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      石川慶・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      日本化学会第97回春季年会
    • 発表場所
      慶応大学 日吉キャンパス 神奈川県 横浜市
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of Triplet Pairs Generated by Singlet Fission2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yago, Y. Sonoda, K. Ishikawa, R. Katoh, M. Wakasa
    • 学会等名
      5th Awaji International Workshop on “Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Characterization of Triplet Pairs Generated by Singlet Fission2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yago, Y. Sonoda, K. Ishikawa, R. Katoh, M. Wakasa
    • 学会等名
      9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "蛍光強度の磁場効果測定によるシングレットフィッション中間状態である相関三重項対の構造解析"2017

    • 著者名/発表者名
      石川慶・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] "ルブレンのシングレットフィッションに対する高磁場効果"2017

    • 著者名/発表者名
      吉田朋美・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] "シングレットフィッションによって生じる三重項対の分子配向:蛍光強度に対する低磁場効果2017

    • 著者名/発表者名
      矢後友暁・園田与理子・加藤隆二・若狭雅信
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of Triplet Pairs Generated by Singlet Fission2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yago, Y. Sonoda, K. Ishikawa, R. Katoh, M. Wakasa
    • 学会等名
      15th international symposium on spin and magnetic field effects in chemistry and related phenomena (SCM 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シングレットフィッションによって生じる相関三重項対での磁場効果の角度依存性2017

    • 著者名/発表者名
      石川慶・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      第56回電子スピンサイエンス学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カチオンの異なるイオン液体中の光誘起電子移動反応に対する磁場効果2017

    • 著者名/発表者名
      土田暉・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      第56回電子スピンサイエンス学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 磁気同位体濃縮に向けたパルスマイクロ波照射条件の検討2017

    • 著者名/発表者名
      水野智久・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      第56回電子スピンサイエンス学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ルブレンおよびテトラセンのシングレットフィッションに対する磁場効果2017

    • 著者名/発表者名
      吉田朋美・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      第56回電子スピンサイエンス学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光誘起電子移動反応およびシングレットフィッションにおけるスピン選択則2017

    • 著者名/発表者名
      矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      第56回電子スピンサイエンス学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] シングレットフィッションによって生じる三重項対に対する磁場効果2016

    • 著者名/発表者名
      矢後友暁・石川慶・若狭雅信
    • 学会等名
      第55回電子スピンサイエンス学会年会
    • 発表場所
      大阪市立大学 学術情報総合センター 大阪府 大阪市
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ジフェニルヘキサトリエンのレベルクロス機構による磁場効果2016

    • 著者名/発表者名
      石川慶・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス 東京都 目黒区
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ルブレンのシングレットフィッションに対する高磁場効果2016

    • 著者名/発表者名
      吉田朋美・矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス 東京都 目黒区
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] シングレットフィッションに対する磁場効果の理論的解析2016

    • 著者名/発表者名
      矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス 東京都 目黒区
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic Field Effects on Singlet Fission in Organic Crystals2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yago and M. Wakasa
    • 学会等名
      The 4th Awaji International Workshop on Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications
    • 発表場所
      Awaji, Awaji Yumebutai International Conference Center, Japan Hyogo
    • 年月日
      2016-06-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnetic field effects on photochemical reactions in ionic liquids2016

    • 著者名/発表者名
      矢後友暁・若狭雅信
    • 学会等名
      第32回化学反応討論会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ 埼玉県 さいたま市
    • 年月日
      2016-06-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanism of Magnetic Field Effect on Singlet Fission2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yago and M. Wakasa
    • 学会等名
      The 26th IUPAC symposium on photochemistry
    • 発表場所
      Osaka, Osaka City Central Public Hall, Japan Osaka city
    • 年月日
      2016-04-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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