| 研究概要 |
電気化学的傾斜構造を持つ光同調性分子ユニットを二次元、三次元空間に配列させた分子組織系を構成し、色素間のシンクロ現象によるカスケード的な電子移動の向上と電子拡散効果の発現による画期的な光電変換システムの実現を本研究の目的とする。
すなわち、電荷分離型色素を金電極や金微粒子表面に化学修飾し、光に同調した色素間のシンクロ現象による電子拡散効果や、表面プラズモン効果による光-色素シンクロ現象を利用した電荷分離状態を原理とする光電変換システムを構築する。さらに、分子シンクロ現象を活用して、光電流の方向を制御できる多機能型光電変換素子も開発する。本年度の成果を以下にまとめる。
(1)分子シンクロ現象の効果
電解分離型色素としてルテニウム錯体(D)とビオローゲン(A)を連結した色素を合成した。D:A=1:0,1:1,1:2の系や、D-A間距離、A-電極間距離の異なる系について比較検討した結果、光電変換効率は1:2>1:1>1:0の順となった。また、A-電極間は短いほど有利であるのに対し、D-A間には最適距離が存在することを明らかにした。
(2)金ナノ粒子-色素ハイブリッドシステム
金ナノ粒子とルテニウム錯体、あるいはポルフィリンとのハイブリッド光電変換素子を構築した。ポルフィリン系で数百nAに及ぶ大きな光電流を得た。また、金ナノ粒子の表面プラズモンに基づく光電流の増強効果を世界で初めて見出した。
(3)双方向性光電変換素子
カソード方向、アノード方向の光電流を発する2種類の色素を混合した単分子膜を作製した。この素子において、500nm以下と600nm以上では逆方向の光電流が発生した。波長でスイッチできる双方向性光電変換素子を創出した。
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