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微小空間への取り込みを利用する高効率光反応系の構築

公募研究

研究領域光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新的光ー物質変換系の創製
研究課題/領域番号 20H05112
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関高知工科大学

研究代表者

伊藤 亮孝  高知工科大学, 環境理工学群, 講師 (20708060)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード高分子ナノ粒子 / 金属錯体 / りん光 / 光誘起電子移動 / 励起エネルギー移動 / 人工光合成
研究開始時の研究の概要

本研究では、様々なイオン性の化学種をその内部に取り込むことができる微小球状「ナノイオンキャリア」を利用し、高効率な光誘起反応システムを構築する。また、共担持する光吸収物質と消光剤の種類および量を網羅的かつ系統的に制御し、キャリア内部における光誘起反応挙動の由来を明らかにするとともに、光物質変換反応への展開を目指す。

研究実績の概要

本研究では、様々なイオン性の化学種をその内部に取り込むことができる微小球状「ナノイオンキャリア」を利用した高効率な光誘起反応システムの構築を目指している。当該年度は、ともに二価の陽イオンであるルテニウム(II)ポリピリジン錯体とアントラセン誘導体を共担持したナノイオンキャリア試料の光誘起反応挙動を明らかにした。
同程度の量のルテニウム(II)錯体とアントラセン誘導体を共担持したキャリア試料において、アントラセン誘導体の光励起に伴う錯体のりん光が観測された。また、これらの共担持キャリア試料では、ルテニウム(II)錯体の消光が観測された。得られた挙動はそれぞれアントラセン誘導体からルテニウム(II)錯体、ルテニウム(II)錯体からアントラセン誘導体への励起エネルギー移動反応によって説明できる。研究代表者らによるこれまでの成果から、これらの励起エネルギー移動は色素化学種が固定された配置での静的な過程によるものと推察される。以上より、ナノイオンキャリア内においてはごく少ない量であってもルテニウム(II)錯体-アントラセン誘導体の間に励起エネルギーの行き来があることが示唆された。
さらに共担持キャリア試料におけるルテニウム(II)錯体とアントラセン誘導体の発光強度比は酸素分子の存在に応答して変化した。この発光挙動変化は錯体の励起三重項状態から酸素分子へのエネルギー移動により説明される。時間分解発光測定より、この励起エネルギー移動が酸素分子の拡散に由来する動的な過程によることが見出された。この結果は、ナノイオンキャリア内における動的な光誘起反応の初めての例であると同時に、電気的に中性な小分子がキャリア内を拡散できることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Excited-State Dynamics of Luminescent Transition Metal Complexes with Metallophilic and Donor-Acceptor Interactions2022

    • 著者名/発表者名
      Akitaka Ito, Munetaka Iwamura and Eri Sakuda
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: - ページ: 214610-214610

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214610

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron-transfer behaviors between photoexcited metal complex and methyl viologen codoped in ionic nanospheres2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Hayata、Taomoto Mayuka、Ito Akitaka、Kosumi Daisuke
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      巻: 401 ページ: 112771-112771

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2020.112771

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 微小球状イオン交換媒体内外に存在する化学種間の光誘起反応2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤亮孝
    • 学会等名
      新学術領域研究「革新的光物質変換」第4回最終公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Spectroscopic Characteristics of Metal Complexes with A Six-Membered Chelate Structure2021

    • 著者名/発表者名
      Akitaka Ito
    • 学会等名
      4th International Symposium on Photofunctional Chemistry of Complex Systems (ISPCCS2021, joint with 3rd International Symposium on Soft Crystals (3rd ISSC) and IIS U Tokyo Symposium)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 強発光性微小球状イオン交換媒体とRu(II)錯体の励起エネルギー挙動2021

    • 著者名/発表者名
      美里泰蔵・伊藤亮孝
    • 学会等名
      錯体化学若手研究会「錯体化学若手の会夏の学校2021」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 新規水溶性ジフェニルアントラセン誘導体の合成と微小球状イオン交換媒体への複合化2021

    • 著者名/発表者名
      美里泰蔵・伊藤亮孝
    • 学会等名
      2021年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] イオン性化学種を検出するための新規アントラセン誘導体の合成2021

    • 著者名/発表者名
      山口夏空・伊藤亮孝
    • 学会等名
      高知化学シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 色素担持球状イオン交換媒体の酸素応答発光2021

    • 著者名/発表者名
      美里泰蔵・伊藤亮孝
    • 学会等名
      高知化学シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 微小球状イオン交換媒体内に担持した遷移金属錯体の励起エネルギー移動消光2021

    • 著者名/発表者名
      美里泰蔵・伊藤亮孝
    • 学会等名
      2021年日本化学会中国四国支部大会 高知大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 局所空間に集積されたRu(II)錯体-MV2+間の電子伝達ダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      山元颯太・垰本真友華・伊藤亮孝・小澄大輔
    • 学会等名
      2020年web光化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Electron- and Energy-Transfer Dynamics between Cationic Species Codoped in Ionic Nanospheres2020

    • 著者名/発表者名
      Hayata Yamamoto, Mayuka Taomoto, Akitaka Ito and Daisuke Kosumi
    • 学会等名
      The 15th International Student Conference on Advanced Science and Technology
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノイオンキャリアによる人工光合成実現へ向けた電子伝達系の構築とその伝達過程の解明2020

    • 著者名/発表者名
      山元颯太・垰本真友華・伊藤亮孝・小澄大輔
    • 学会等名
      第31回光物性研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 高知工科大学光機能化学研究室ウェブページ

    • URL

      http://www.scsci.kochi-tech.ac.jp/akito/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 高知工科大学最先端研究紹介

    • URL

      https://www.kochi-tech.ac.jp/power/research/post_71.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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