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光合成細菌の反応中心での電荷分離機構を明らかにするために、メソ、メソ連結ポルフィリンを多段階電子移動モデルに組み込んだフェロセン・メソ、メソ連結亜鉛ポルフィリンダイマー・フラーレン連結系を初めて合成した。この連結系ではポルフィリン多量化による可視光領域での光捕集能の改善も期待できる。時間分解過渡吸収分光法により、亜鉛ポルフィリンダイマーの励起1重項からフラーレンへの電子移動、引き続いてフェロセンから亜鉛ポルフィリンダイマーラジカルカオチンへと電荷が連続的にシフトし、最終電荷分離状態であるフェロセニウムカオチンとフラーレンラジカルアニオンが生成することがわかった。詳細な分光学的解析からフラーレンラジカルアニオンからフェロセニウムカオチンへの分子間電子移動よりも、段階的逆電子移動が優先することが明らかになった。すなわち、再配列エネルギーが小さなために基底状態への逆電子移動が遅くなりすぎるため、多段階逆電子移動が起こることがわかった。また、ポルフィリン・フラーレン連結系において、スペーサーの短い相互作用の大きな系を系統的に合成し、そのフェムトおよびピコ秒時間分解過渡吸収分光を行った。その結果、光励起電子移動により電荷分離状態が生成するが、その前駆体としてエキサイプレックスが生成することがわかった。さらにポルフィリン・フラーレン連結系をITO電極上に化学修飾した光電変換系を初めて構築し、フラーレンによる光電変換特性の向上を見い出した。
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