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表面プラズモン効果との融合による一重項分裂のパラダイムシフト

研究課題

研究課題/領域番号 21K19011
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

羽會部 卓  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70418698)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード一重項分裂 / 表面プラズモン効果
研究開始時の研究の概要

一重項分裂とは近接した二分子間で一光子の吸収過程から相関の強い三重項対を介して二つの三重項励起子を生成する多励起子生成反応である。しかしながら、限られた材料の種類やその高効率化には大きな問題を抱えており、表面プラズモン効果(SPR)との融合によりその効果を実験的に検証する。

研究成果の概要

一重項分裂(SF)とは近接した二分子間で一光子の吸収過程から二つの三重項励起子(T1 + T1)を生成する多励起子生成反応である。三重項収率ΦTは最大200%のため光エネルギー変換利用が大いに期待されている。本研究ではこのSFの発エルゴン的なエネルギー条件を満たさない分子によるSFの発現、また、無機材料との融合化によるSFのさらなる機能化を目指して研究を進めた。具体的に、上記のSF発現条件(発エルゴン的なエネルギー条件)を満たすペンタセンではなく、吸エルゴン的なエネルギー条件であるテトラセンの二量体を合成し、SFの進行を検証した。また、無機材料と融合し、機能評価を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

一重項分裂の高効率化を実現するための材料合成の指針だけでなく、SF材料と金属ナノクラスターの融合による特異な励起ダイナミクスが明らかとなったため、学術的意義は意義は十分にあると考えられる。

報告書

(3件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] タンペレ大学(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] タンペレ大学(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Charge‐Segregated Stacking Structure with Anisotropic Electric Conductivity in NIR‐Absorbing and Emitting Positively Charged π‐Electronic Systems2023

    • 著者名/発表者名
      Yamasumi Kazuhisa、Ueda Kentaro、Haketa Yohei、Hattori Yusuke、Suda Masayuki、Seki Shu、Sakai Hayato、Hasobe Taku、Ikemura Ryoya、Imai Yoshitane、Ishibashi Yukihide、Asahi Tsuyoshi、Nakamura Kazuto、Maeda Hiromitsu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 62 号: 8

    • DOI

      10.1002/anie.202216013

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Controlled molecular assemblies of chiral boron dipyrromethene derivatives for circularly polarized luminescence in the red and near-infrared regions2023

    • 著者名/発表者名
      Sakai Hayato、Suzuki Yudai、Tsurui Makoto、Kitagawa Yuichi、Nakashima Takuya、Kawai Tsuyoshi、Kondo Yuta、Matsuba Go、Hasegawa Yasuchika、Hasobe Taku
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 11 号: 8 ページ: 2889-2896

    • DOI

      10.1039/d2tc05006d

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultrafast Singlet Fission and Efficient Carrier Transport in a Lamellar Assembly of Bis[(trialkoxyphenyl)ethynyl]pentacene2022

    • 著者名/発表者名
      Sakai Hayato、Yoshino Keisuke、Shoji Yoshiaki、Kajitani Takashi、Pu Jiang、Fukushima Takanori、Takenobu Taishi、Tkachenko Nikolai V.、Hasobe Taku
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 126 号: 22 ページ: 9396-9406

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.2c00864

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Near-Unity Singlet Fission on a Quantum Dot Initiated by Resonant Energy Transfer2021

    • 著者名/発表者名
      J. Zhang, H. Sakai, K. Suzuki, T. Hasobe, N. V. Tkachenko, I. Chang, K. Hyeon-Deuk, H. Kaji, T. Teranishi, and M. Sakamoto
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 143 号: 42 ページ: 17388-17394

    • DOI

      10.1021/jacs.1c04731

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular Design Strategy for High-Yield and Long-Lived Individual Doubled Triplet Excitons through Intramolecular Singlet Fission2021

    • 著者名/発表者名
      Hasobe Taku、Nakamura Shunta、Tkachenko Nikolai V.、Kobori Yasuhiro
    • 雑誌名

      ACS Energy Letters

      巻: 7 号: 1 ページ: 390-400

    • DOI

      10.1021/acsenergylett.1c02300

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synergetic Role of Conformational Flexibility and Electronic Coupling for Quantitative Intramolecular Singlet Fission2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Shunta、Sakai Hayato、Nagashima Hiroki、Fuki Masaaki、Onishi Kakeru、Khan Ramsha、Kobori Yasuhiro、Tkachenko Nikolai V.、Hasobe Taku
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 号: 33 ページ: 18287-18296

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c04734

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 均一溶液中のアントラセン二量体における分子内一重項分裂2023

    • 著者名/発表者名
      早坂 稜、酒井 隼人、羽曾部 卓
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] キラルアセン二量体の分子内一重項分裂およびキロプティカル特性2023

    • 著者名/発表者名
      酒井 隼人、荒木 保幸、和田 健彦、Nikolai Tkachenko、羽曾部 卓
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] テトラセン-微小金ナノクラスター間の励起エネルギー移動評価2023

    • 著者名/発表者名
      平松 直、中本 真奈、酒井 隼人、根岸 雄一、羽曾部 卓
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子収率200%の三重項励起子生成を可能にする一重項分裂:材料探索から光エネルギー変換・応用展開へ2022

    • 著者名/発表者名
      羽曾部 卓
    • 学会等名
      光化学協会・賛助会員企業 共同セミナー2022 -光(触媒)反応の基礎と光反応量子収率の求め方-
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アントラセン二量体の合成と分光特性2022

    • 著者名/発表者名
      早坂 稜、酒井 隼人、羽曾部 卓
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] フェロセンをリンカーとするペンタセン二量体の分子内一重項分裂2022

    • 著者名/発表者名
      早坂 稜1、酒井 隼人、Nikolai Tkachenko、羽曾部 卓
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] テトラセン-微小金ナノクラスター二分子連結体の合成と光物性評価2022

    • 著者名/発表者名
      平松 直、中本 真奈、酒井 隼人、根岸 雄一、羽曾部 卓
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2025-01-30  

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