光機能分子を含む分子集合体の構築と機能発現

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11740352
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 今堀 博 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90243261)
• キーワード: フラーレン / ポルフィリン / 人工光合成 / 光誘起電子移動 / 自己組織化単分子膜 / 光電変換素子

研究概要

分子レベルでの光機能発現を目指してポルフィリンおよびフラーレンから構成される自己組織化単分子膜を金基板上に作製し、その膜構造と光電気化学特性の相関を検討した。まずポルフィリン自己組織化単分子膜系ではスペーサー部分の長さを種々変化させた修飾金電極を作製した。その結果、スペーサー長が十分に長いと高配向・高密度膜が形成されること、ならびにスペーサーのメチレン鎖数に関して偶奇依存性があることがわかった。また修飾金電極を用いて光電気化学セルを構築し、量子収率を系統的に求めたところ、スペーサーの長さに関して量子収率は放物線型の相関を示すことがわかった。このことから量子収率の最適化には適切な長さのスペーサーが必要であることがわかった。以上を踏まえて、十分な長さのメチレン鎖長を持つC_<60>の自己組織化単分子膜を作製し、光電気化学特性を検討した。その結果、量子収率は7-10%程度とポルフィリン系に比べて1-2桁改善された。このことはC_<60>が優れた電子移動特性を持っていることを示唆している。さらにフェロセン-ポルフィリン-C_<60>から構成される光合成型光電池を同様に構築した。その量子収率はフリーベースポルフィリン系で25%、亜鉛ポルフィリン系で20%と、今までに報告されている金属電極上の単分子膜で光合成型光電池を構築したものの中で最高値となった。以上のことから、自己組織化単分子膜法が金属表面の光機能化に極めて有効であることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] Hiroshi Imahori: "Photoinduced Electron Transfer at the Gold Electrode Modified with a Self-Assembled Monolayer of Fullerene"Chem. Commun.. 1999. 557-558 (1999)
• [文献書誌] Hiroshi Imahori: "Synthesis and Photoelectrochemical Properties of a Self-Assembled Monolayer of a Ferrocene-Porphyrin-Fullerene Triad on a Gold Electrode"Chem. Commun.. 1999. 1165-1166 (1999)
• [文献書誌] Hiroshi Imahori: "Fullerenes as Novel Acceptors in Photosynthetic Electron Transfer"Eur. J. Org. Chem.. 1999. 2445-2457 (1999)
• [文献書誌] Hiroshi Imahori: "An Investigation of Photocurrent Generation by Gold Electrodes Modified with Self-Assembled Monolayers of C_<60>"J. Phys. Chem. B. 103. 7233-7237 (1999)
• [文献書誌] Hiroshi Imahori: "Chain Length Effect on the Structure and Photoelectrochemical Properties of Self-Assembled Monolayers of Porphyrins on Gold Electrodes"J. Phys. Chem. B. (in press).
• [文献書誌] Hiroshi Imahori: "Vectorial Multistep Electron Transfer at the Gold Electrodes Modified with Self-Assmbled Monolayers of Ferrocene-Porphyrin-Fullerene Triads"J. Phys. Chem. A. (in press).
• [文献書誌] 今堀 博: "李刊化学総説炭素第3の同素体フラーレンの化学 (第4章フラーレンの特異機能、2節フラーレンの光誘起電子移動とエネルギー移動)"学会出版センター. 4 (1999)
• [文献書誌] Shunichi Fukuzumi: "Electron Transfer Chemistry of Biomimetic Porphyrins and Metalloporphyrins, Electron Transfer in Chemistry, Volume 2"Wiley-VCH (in press).