2021 年度研究成果報告書

有機材料による多励起子生成反応の新展開：新規材料と逐次反応の実験的探索

研究課題

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研究課題/領域番号	18H01957
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分32020:機能物性化学関連
研究機関	慶應義塾大学
研究代表者	羽會部卓慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70418698)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	多励起子生成反応
研究成果の概要	近接二分子間での一光子の吸収過程から二つの三重項励起子を生成する一重項分裂(SF)は光エネルギー変換における高効率化が期待されているが、均一溶液中での高効率SFの報告の多くはペンタセンに限定される。しかしながら、ペンタセンの三重項状態の励起エネルギーはE(T1) = 0.8 eVと低く、太陽光発電や光触媒への適用を考えると実用的ではない。そこで本研究ではペンタセンより遙かに高いE(T1) = 1.3 eVを有するテトラセンに着目し、高効率SFによる三重項励起子の高効率生成だけでなく、電子移動や一重項酸素発生などの逐次反応系への展開にも成功した。
自由記述の分野	光化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	従来の光化学反応では吸収光子数に対するエネルギー変換過程の最大量子収率は100％である。一方、近接二分子間での一光子の吸収過程から二つの三重項励起子を生成する一重項分裂を用いることで量子収率は最大200％となる。本研究では、励起子生成の量子収率を向上させるだけでなく、電子移動や一重項酸素発生などの逐次反応系の構築にも成功した。