光誘起ダイナミックスへの電磁場効果と分子配向

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08454169
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 太田 信廣 北海道大学, 工学部, 助教授 (70113529)
• 研究分担者: 山崎 巌 北海道大学, 工学部, 教授 (80002111)
• キーワード: 励起分子 / 光化学反応 / 電場効果 / 磁場効果 / 蛍光 / LB膜 / 電子移動 / 光導電性

研究概要

光誘起電子移動反応の速度および再結合過程に対する電場効果を、光励起後に発する蛍光の電場効果より明らかにした。カルバゾールと種々の電子受容体(テレフタル酸ジメチルや無水フタル酸等)をPMMA中に分散させた系では光励起されたカルバゾールからの分子間電位移動が起こる結果エキサイプレックス(EX)蛍光が観測される。この電子移動が電場により速くなることがカルバゾール蛍光の電場による消失によりわかった。しかも電子移動速度およびその電場効果の大きさは、電子受容体と供与体間の分子間距離が小さくなるにつれて大きくなることがわかった。またEX蛍光の電場効果は電子供与体と受容体の濃度に依存することがわかった。たとえばカルバゾールの濃度が小さい場合には受容体の濃度にかかわらず、EX蛍光強度が電場により増加する。カルバゾールの濃度が増えるにつれ、この増加量は減少し、ある程度以上の濃度では逆に減少するようになる。EX蛍光の電場による増加はラジカルイオン対の再結合が電場により阻害されるためである。また電場消光は光キャアリア-生成のためであり、このことは光電流の観測により確認された。また電子供与体と受容体をメチレン鎖で連結させた系についても同様の実験を行い、電荷再結合に対する分子鎖の役割を明らかにした。またLB膜を用いることにより、電子供与対(シアニン系色素)と受容対(ビオローゲン)を異なる単分子層に累積した積層型の電子移動反応系を構築し、シアニン色素励起後の蛍光の電場効果を調べた結果、この光誘起電子移動の速度も電場により変化することを見い出すとともに、その効果は作用する電場の方向に大きく依存することを見い出した。

研究成果

• [文献書誌] N.Ohta: "Magnetic field effects on fluorescence in isolated molecules with the intermediate level structure of singlet-triplet mixed states" J.phys.chem.100. 7298-7316 (1996)
• [文献書誌] K.Abe: "Dimer formation of naphthalene in Langmuir-Blodgett Monolayer films probed by time-resolved fluorescence spectroscopy" Chem.Lett.479-480 (1996)
• [文献書誌] N.Ohta: "External electric field effects on fluorescenece in an electron donor and acceptor system : ethyl carbazole and dimethyl terephthalate in PMMA polymer films" J.phys.chem.100. 16466-16471 (1996)
• [文献書誌] N.Ohta: "External electric field effects on fluorescenece of methylene-linked D-A systems in polymer films :(carbazole)-(CH_2) n-(terephthalic acid methyl ester)" J.phys.chem.100. 19295-19302 (1996)
• [文献書誌] N.Ohta: "Rotational state dependence of the external magnetic field effect on the fluorescence of pyrimidine-d_4 at the S_1 origin" J.phys.chem.101. 452-458 (1997)
• [文献書誌] N.Ohta: "External electric field effect on photoinduced interlayer electron transfer in Langmuir-Blodgett films as revealed by the field effect on fluorescenece : a D-A system of thiacyanine and viologen" J.Photochem.Photobiol.(印刷中). (1997)