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機能性分子修飾ナノ微粒子の合成と光物性

研究課題

研究課題/領域番号 18033025
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

今堀 博  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 教授 (90243261)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2007年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2006年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワードポルフィリン / 半導体ナノ微粒子 / 太陽電池 / エネルギー移動 / 光捕集 / 消光 / 電子移動 / フラーレン / シリカ微粒子 / 色素増感太陽電池 / バルクへテロ接合太陽電池 / 泳動電着 / 複合クラスター / 半導体電極
研究概要

近年、太陽エネルギーの有効活用が注目を集めており、高効率有機太陽電池の開発に向けた研究が盛んに行われている。我々は、金ナノ微粒子を土台としてポルフィリンとフラーレンを三次元的にクラスター化させ、そのクラスターをさらに酸化物半導体電極上に組織化させることに成功している。そしてその修飾電極を用いて、色素増感太陽電池とバルクヘテロ接合太陽電池の両特性を併せ持った新規な有機太陽電池の開発に成功している。しかしながら、金ナノ微粒子はポルフィリンの励起状態を失活すること、および高価であることを考慮すると、安価な微粒子上にポルフィリンを組織化することが望まれる。そこで、我々はポルフィリン組織化の土台として、光捕集効果も期待できる半導体微粒子に着目し、ポルフィリンを半導体微粒子上に3次元的に組織化し、さらにフラーレンと共に酸化物半導体電極上に集積化することで、光電変換系を構築することを目指した。ポルフィリンアルカンチオールをCdSeナノ微粒子上に組織化したポルフィリン修飾CdSeナノ微粒子を合成した。合成はヘキサデシルアミンとチオフェノールで被覆されたCdSeナノ微粒子をまず合成し、このアルキルアミンをポルフィリンアルカンチオールと交換することで作製した。ポルフィリン修飾CdSeナノ微粒子ではCdSeにより捕集された光エネルギーはエネルギー移動によりポルフィリンに移動する。このエネルギー効率はCdSeナノ微粒子上のポルフィリン数を増加させると上昇し、ポルフィリン数21個では100%の効率で起こることがわかった。ポルフィリンも光捕集を行うので、両発色団とも紫外・可視光を効率よく捕集できることになる。また、生成したポルフィリンの励起1重項状態はCdSeナノ微粒子によって消光されないこともわかった。従って、適切なアクセプター分子と組み合わせることで光電変換系に展開できることがわかった。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Light-Harvesting and Energy Transfer in Multiporphyrin-Modified CdSe Nanoparticles2008

    • 著者名/発表者名
      S. Kang, H. Imahori, et. al.
    • 雑誌名

      Chem Sus Chem 1

      ページ: 254-261

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gold Nanoparticle Enhanced Charge Transfer in the Thin Film Assemblies of Porphyrin-Fullerene Dyads2007

    • 著者名/発表者名
      A. Kotiaho, H. Imahori, et. al.
    • 雑誌名

      Langmuir 23

      ページ: 13117-13125

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Creation of Fullerene-Based Artificial Photosynthetic Systems2007

    • 著者名/発表者名
      H. Imahori
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn. (Award Accounts) 80

      ページ: 621-636

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Photocurrent Generation by SnO2 Electrode Modified Electrophoretically with Composite Clusters of Porphyrin-Modified Silica2006

    • 著者名/発表者名
      H.Imahori, K.Mitamura, T.Umeyama, K.Hosomizu, Y.Matano, K.Yoshida, S.
    • 雑誌名

      Chem.Commun. 2006・4

      ページ: 406-408

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Structure and Photoelectrochemical Properties of Nanostructured SnO2 Electrodes Deposited Electrophoretically with the Composite Clusters of Porphyrin-Modified Gold Nanoparticle with a Long Spacer and Fullerene2006

    • 著者名/発表者名
      H.Imahori, A.Fujimoto, S.Kang, H.Hotta, K.Yoshida, T.Umeyama, Y.Matano
    • 雑誌名

      Tetrahedron 62・9

      ページ: 1955-1966

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Structure and Photoelectrochemical Properties of Phthalocyanine and Perylene Diimide Composite Clusters Deposited Electrophoretically on Nanostructured SnO2 Electrodes2006

    • 著者名/発表者名
      A.Kira, T.Umeyama, Y.Matano, K.Yoshida, S.Isoda, M.Isosomppi, N.V.Tkachenko, H.Lemmetyinen, H.Imahori
    • 雑誌名

      Langmuir 22・12

      ページ: 5497-5503

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A Photoelectrochemical Device with a Nanostructured SnO2 Electrode Modified with Composite Clusters of Porphyrin-Modified Silica Nanoparticle and Fullerene2006

    • 著者名/発表者名
      H.Imahori, K.Mitamura, Y.Shibano, T.Umeyama, Y.Matano, K.Yoshida, S.Isoda, Y.
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.B 110・23

      ページ: 11399-11405

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Ordered Supramolecular Assembly of Porphyrin-Fullerene Composites on Nanostructured SnO2 Electrodes2006

    • 著者名/発表者名
      S.Kang, T, Umeyama, M.Ueda, Y.Matano, H.Hotta, K.Yoshida, S, Isoda, M.Shiro, H.
    • 雑誌名

      Adv.Mater. 18・19

      ページ: 2549-2552

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Dendritic Effects on Structure and Photophysical and Photoelectrochemical Properties of Fullerene Dendrimers and Their Nanoclusters2006

    • 著者名/発表者名
      K.Hosomizu, H.Imahori, U.Hahn, J.-F.Nierengarten, A.Listorti, N.Armaroli, T.
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.C 110・23

      ページ: 2777-2786

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 光合成をまねた人工エネルギー移動系の構築と応用2008

    • 著者名/発表者名
      今堀 博
    • 学会等名
      応用物理学関連連合講演会
    • 発表場所
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • 年月日
      2008-03-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] ナノカーボンハンドブック2007

    • 著者名/発表者名
      今堀 博, 梅山有和(分担)
    • 出版者
      NTS
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 人工光合成への挑戦 化学フロンティテ-チャンピオンレコードをもつ金属錯体最前線-(山下正廣, 北川進編)2006

    • 著者名/発表者名
      今堀 博, 梅山有和(分担)
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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