σ-πおよびπ-π相互作用を用いた光エネルギー捕集・伝達系の創製とその物理過程

2004 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 14550786
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 工業物理化学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 唐津 孝 千葉大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (70214575)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• キーワード: 光化学 / 有機ケイ素化学 / エネルギー捕集 / エネルギー伝達

研究概要

有機ケイ素化合物はσ共役能を有する興味深い物質である。これはSi価電子の低いイオン化電位や大きな3p軌道に基づいており、Si-Si結合でのσ共役能や芳香族化合物などのπ電子系とのσ-π共役能に基づく、新規な機能の発現に結びつくものと期待される。そこで本研究では新機能を有する分子の設計、合成、物性の詳細な評価を組み合わせて研究を進め、これまでの炭素系化合物の光化学にない新たな機能と物性を有する有機ケイ素化合物を創製し、それを光励起により起こる励起エネルギーや電子、ホールの移動などの過程のメカニズムを解明することを目的に研究した。特に本年度は以下の2点に重きを置いて研究した。
1.ケイ素鎖芳香環連結化合物での励起エネルギーや電子移動.これまでケイ素鎖(n=1-6)でアントリル基とナフチル基を連結した化合物の光励起で生じた励起エネルギー移動や光誘起電子移動速度を時間分解蛍光法で求め、対応する炭素鎖連結系と比較して著しい高速なエネルギー移動であることを明らかにした。連結体の芳香族間でのエキシマー形成や分子内環化反応から、伸びたコンホーメーションを取っていることを明らかにした。
2.オレフィンの構造を液晶による配向やゼオライト中に包接することで制御することを試みてきたが、今回そのコンホマーの構造が固定したモデル化合物のうちのいくつかについて合成が成功したことから、包接構造について有用な知見を得ることが出来た。
本研究の対象物質はケイ素鎖の有する特異な性質から新規な機能を有する発光材料や導電材料となることが期待されているが、本研究で得られた成果は、有機ケイ素化学、光化学、材料化学などの広範な関連科学の基礎的知見としても重要かつ有用であり、新規光デバイスの創製への展開が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Photoluminescence and Electroluminescence of 9,10-Bis(silylethynyl)anthracene (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Karatsu, R.Hazuku, D.Nishioka, S.Yagai, N.Kobayashi, A.Kitamura
  • 雑誌名: J.Photopoly.Sci.Technol. (In press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Photoluminescence and Electroluminescence of 9,10-Bis(silylethynyl)anthracene. (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Karatsu, R.Hazuku, D.Nishioka, S.Yagai, N.Kobayashi, A.Kitamura
  • 雑誌名: J.Photopoly.Sci.Technol (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Time-resolved fluorescence of α-(9-anthryl)-ω-(1-naphthyl)-oligosilanes : intramolecular electronic energy and charge transfer thorugh π-π and σ-π interactions. (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Karatsu, M.Terasaewa, S.Yagai, A.Kitamura, T.Nakamura, Y.Nishimura, I.Yamazaki
  • 雑誌名: J.Organometallic Chem. 689(6) ページ: 1029-1035
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Time-resolved fluorescence of α-(9-anthryl)-ω-(1-naphthyl)-oligosilanes : intramolecular electronic energy and charge transfer through π-π and σ-π interactions. (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Karatsu, M.Terasawa, S.Yagai, A.Kitamura, T.Nakamura, Y.Nishimura, I.Yamazaki
  • 雑誌名: J.Organometallic Chem. 689(6) ページ: 1029-1035
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effects of Oxygen Atom in the Side Chain on Physical and Optical properties of Dodecapentoxypentasilane. (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Kato, T.Karatsu, A.Kaito, K.Shimada, A.Kitamura
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 370 ページ: 154-160
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] How Does an Oxygen Atom in the Side Chain Affect the Photophysical Properties of Alkoxy-Substituted Organopolysilane Homopolymers and Copolymers? (2003)
  • 著者名/発表者名: H.kato, T.Karatsu, A.Kaito, S.Matsuyama, A.Kitamura
  • 雑誌名: Polymer 44(11) ページ: 3269-3277
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] π-π and σ-π Interactions in α-ω-Di-(9-anthryl)- and Di-(1-naphthyl)-Oligosilanes. Studied by Time-Resolved Fluorescence in Solution. (2003)
  • 著者名/発表者名: T.Karatsu, T.Shibata, A.Nishigaki, A.Kitamura, Y.hatanaka, Y.Nishimura, S.Sato, I.Yamazaki
  • 雑誌名: J.Phys.Chem., B 107(44) ページ: 12184-12191
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Optical Properties of the Thin Films of Poly(methylpentoxysilane) Homopolymers and Copolymers. (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Kato, T.Karatsu, A.Kaito, A.Kitamura
  • 雑誌名: Polymer 44(26) ページ: 8005-8011
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effects of Oxygen Atom in the Side Chain on Physical and Optical Properties of Dodecapentoxypentasilane. (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Kato, T.Karatsu, A.Kaito, K.Shimada, A.Kitamura
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 370(1-2) ページ: 154-160
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] How Does an Oxygen Atom in the Side Chain Affect the Photophysical Properties of Alkoxy-Substituted Organo-polysilane Homopolymers and Copolymers? (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Kato, T.Karatsu, A.Kaito, S.Matsuyama, A.Kitamura
  • 雑誌名: Polymer 44(11) ページ: 3269-3277
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] π-π and σ-π Interactions in α-ω-Di-(9-anthryl)-and Di-(1-naphthyl)-Oligosilanes. Studied by Time-Resolved Fluorescence in Solution. (2003)
  • 著者名/発表者名: T.Karatsu, T.Shibata, A.Nishigaki, A.Kitamura, Y.Hatanaka, Y.Nishimura, S.Sato, I.Yamazaki
  • 雑誌名: J.Phys.Chem. 107(44) ページ: 12184-12191
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Optical Properties of the Thin Films of Poly(methyl-pentoxysilane) Homopolymers and Copolymers. (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Kato, T.Karatsu, A.Kaito, A.Kitamura
  • 雑誌名: Polymer 44(26) ページ: 8005-8011
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Intramolecular σ-σ, π-π, and σ-π interactions of aryloligosilanes ; Functions in their excimer/exciplex formation, charge-transfer, and energy transfer processes.
  • 著者名/発表者名: T.Karatsu, S.Yagai, A.Kitamura
  • 雑誌名: Progress in Organometallic Chemistry Research(Nova Science Publishers, Inc.) (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] "Progress in Organometallic Chemistry Research"に"Intramolecular σ-σ,π-π and σ-π interactions of aryloligosilanes ; Functions in their excimer/exciplex fomration, charge-transfer, and energy transfer processes."で分担執筆 (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Karatsu, S.Yagai, A.Kitamura
  • 出版者: Nova Science Publishers, Inc.(印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より