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2018 年度 実績報告書

近赤外領域に吸収および蛍光を示す新規な分子骨格を有する色素の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K05894
研究機関岐阜大学

研究代表者

窪田 裕大  岐阜大学, 工学部, 助教 (50456539)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード近赤外蛍光色素 / 近赤外吸収色素 / 色素増感太陽電池 / ホウ素錯体 / スクアリリウム / BODIPY / 機能性色素
研究実績の概要

近赤外領域に吸収および蛍光を示す色素は、有機太陽電池、分子イメージングなどへの応用が可能であるが、このような特性を示す色素の分子骨格は限られている。
本研究では近赤外領域に吸収および蛍光を示す新規な分子骨格を有する色素の開発を目指す。
近赤外領域(700 nm以上)に吸収を示す新規色素としてチオフェン縮環型BODIPY色素を開発し、色素増感太陽電池用増感色素への応用を行った。理論計算を用いて最適なHOMOおよびLUMOエネルギー準位を有するチオフェン縮環型BODIPY色素を分子設計し、実際に合成した。サイクリックボルタンメトリーにより酸化電位および還元電位を実験的に求め、合成した色素が熱力学的に増感色素として働くことを確認した。
合成した2つのチオフェン縮環型BODIPY色素は溶液中でそれぞれ783nmおよび812nmに最大吸収波長を示し、酸化チタン膜上でそれぞれ738nmおよび765nmに最大吸収波長を示した。開発した2つのチオフェン縮環型BODIPY色素を色素増感太陽電池用増感色素として評価した。共吸着剤、電解質、色素吸着量などの最適化を行った。その結果、2つのチオフェン縮環型BODIPY色素の最大IPCE値はそれぞれ790 nmで18.1%、810 nmで12.3%、変換効率はそれぞれ1.40%および1.23%であった。すなわち、チオフェン縮環型BODIPY色素が有用な色素増感太陽電池用近赤外増感色素であることを明らかにした。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of Near-Infrared Absorbing and Fluorescing Thiophene-Fused BODIPY Dyes with Strong Electron-Donating Groups and Their Application in Dye-Sensitised Solar Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Kubota, Kosei Kimura, Jiye Jin, Kazuhiro Manseki, Kazumasa Funabiki, Masaki Matsui
    • 雑誌名

      New J. Chem

      巻: 43 ページ: 1156-1165

    • DOI

      10.1039/C8NJ04672G

    • 査読あり
  • [学会発表] アントラキノン骨格を有するホウ素錯体の合成と光学特性2019

    • 著者名/発表者名
      窪田 裕大・水野 佑香・赤田 宙生・犬塚 俊康・船曳 一正・松居 正樹
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] 近赤外吸収・蛍光ビスピロールスクアリリウム色素の合成2019

    • 著者名/発表者名
      窪田 裕大・直井 良磨・立川 元貴・犬塚 俊康・船曳 一正
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] Synthesis, absorption and fluorescence properties of anthraquinone boron complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Kubota, Yuka Mizuno, Hiroki, Akada, Kazumasa Funabiki, Masaki Matsui
    • 学会等名
      6th International Symposium on Dyeing and Functionalization of Textiles and Polymers
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of solid-state fluorescent boron dyes2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Kubota
    • 学会等名
      The Asian Pacific Society for Materials Research 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Aggregation-induced emission properties of boron complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Kubota, Kazumasa Funabiki, Masaki Matsui
    • 学会等名
      Spring Meeting 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] チオフェン縮環BODIPY 色素の合成と近赤外色素増感太陽電池用増感色素への応用2018

    • 著者名/発表者名
      窪田裕大・木村興誠・萬関一広・船曳一正
    • 学会等名
      第49回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [学会発表] ピロロピロール骨格を母体とする近赤外色素の開発2018

    • 著者名/発表者名
      窪田 裕大・小出 健太・船曳 一正
    • 学会等名
      第49回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [学会発表] 1,2-型および1,3-型スクアリリウム色素の開発2018

    • 著者名/発表者名
      窪田裕大・直井良磨・船曳一正
    • 学会等名
      第49回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [学会発表] アントラキノンを母体とするホウ素錯体の合成と光学特性2018

    • 著者名/発表者名
      窪田裕大・水野佑香・赤田宙生・船曳一正・松居正樹
    • 学会等名
      第49回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [学会発表] アントラキノンホウ素錯体の合成と光学特性2018

    • 著者名/発表者名
      窪田裕大・水野佑香・赤田宙生・船曳一正・松居正樹
    • 学会等名
      2018年色材研究発表会
  • [学会発表] ホウ素錯体の合成2018

    • 著者名/発表者名
      窪田裕大・船曳一正・松居正樹
    • 学会等名
      2018年色材研究発表会

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公開日: 2019-12-27  

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