| 研究課題/領域番号 |
20K05652
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
酒井 隼人 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (60708486)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 一重項分裂 / テトラセン / ペンタセン / アセン / 二量体 / 励起ダイナミクス / 不斉 / 光触媒 / 光反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
一重項分裂(SF)は、一光子から二励起子を生成する光物理過程で、量子収率が最大200％に達する。したがって、SFを利用すれば、高効率な光エネルギー変換システムの構築が期待できる。しかしながら、SFの応用展開は太陽電池のみと現状極めて限定的なものでしかない。そこでSFの新たな展開の指針を示すをこと目的とし、本研究ではSFを分子変換反応への展開を検討する。研究期間を通して、SFの利点を活用し、一光子から複数の生成物が合成できる従来にはない新規高活性光反応システムの構築を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本年度はテトラセンおよびペンタセンなど一連のアセン多量体を合成し、一重項分裂に関して検討した。まずペンタセンに関してはこれまでのような二量体だけでなく、多量体を中心に検討した。いずれの化合物もクロスカップリング反応を基盤とする経路で合成することに成功した。得られた化合物を用いて電子物性に関して検討を行った。まずペンタセン多量体に関して検討を行った。ペンタセンの数が増えるとともに吸収スペクトルは長波長シフトした。これはペンタセンの数が増えるとペンタセン間の相互作用が強くなることを示している。次に一重項分裂を評価した。その結果、ペンタセンの数が増えるとともに一重項分裂の効率は上昇した。これはペンタセン間の相互作用が強くなることとよい一致を示した。一方、テトラセンに関しては、これまでにない環状二量体におけるリンカーの長さと一重項分裂の関係に関して検討するため、リンカーの長さが異なる二量体を合成した。リンカーの長さが長くなるとともに吸収スペクトルは短波長シフトした。つまりリンカーの長さが長くなるとテトラセン間の電子的相互作用が弱くなった。一重項分裂の評価を行ったところ、環状テトラセン二量体では電子的相互作用が強くなると一重項分裂とともに副反応である三重項-三重項消滅だけではなく、エキシマー形成が確認された。このエキシマー形成は直線状の二量体では観測されていない。一方、電子的相互作用が弱い環状テトラセン二量体では一重項分裂が良好な収率で進行した。以上のことから一重項分裂の高効率発現にはユニットの数とリンカーの長さの制御が重要であることが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
一重項分裂の高効率発現に関する知見が得られた。しかしながら、当初の目的では本年度は一重項分裂の応用展開に関する検討を行う予定であった。したがってやや遅れていると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の予定はまず、環状テトラセン多量体を用いて当初の目的であった一重項酸素の生成効率に関して検討する。得られた結果を参考に反応への展開を検討する。
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