人工ポルフィリンアンテナ薄膜による光電変換デバイスの開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20310056
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 浅岡 定幸 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (50336525)
• 連携研究者: 彌田 智一 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (90168534) ; 吉田 博久 首都大学東京, 大学院・工学研究科, 教授 (20094287)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: ナノ材料 / ナノバイオ / 高分子合成

研究概要

側鎖に液晶部位を有する両親媒性ブロック共重合体薄膜の高規則性のシリンダー型ミクロ相分離構造を「骨格」として、共重合体の親・疎水鎖の連結点に位置選択的に機能性分子を導入することにより、相分離界面に機能性分子を高配向集積化する手法を確立した。これにより、ポルフィリンをシリンダー界面に集積化し、植物の光合成の初期過程を担う、クロロフィルが環状または管状に配列した集光アンテナを模した構造体を、薄膜中に作製することに成功した。得られた薄膜においては、ナノシリンダー構造に伴って光電流の顕著な増大が確認され、効率的な光捕集・電荷分離が達成されていることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Normally Oriented Cylindrical Nanostructures in Amphiphilic PEO-LC Diblock Copolymers Films (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Asaoka, T. Uekusa, H. Tokimori, M. Komura, T. Iyoda, T. Yamada, H. Yoshida
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 44 ページ: 7645-58
  • DOI: DOI:10.1021/ma201119u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Block Copolymer Permeable Membrane with Visualized High-Density Straight Channels of Poly(ethylene oxide) (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto, T. Kimura, M. Komura, Y. Suzuki, T. Iyoda, S. Asaoka, H. Nakanishi
  • 雑誌名: Adv. Funct. Mater 巻: 21 ページ: 918-26
  • DOI: DOI:10.1002/adfm.201002069
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled homeotropic and homogeneous orientations for nanoscale phase-separated domain of light-emitting amphiphilic block copolymer bearing a 2, 5-diarylthiazole moiety (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Mori, J. Shikuma, M. Kinoshita, T. Ikeda, M. Misaki, Y. Ueda, M. Komura, S. Asaoka, T. Iyoda
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 37 ページ: 272-3
  • DOI: DOI:10.1246/cl.2008.272
  • 査読あり
• [雑誌論文] ブロック共重合体薄膜のナノ相分離構造と精密分子設計 (2008)
  • 著者名/発表者名: 浅岡定幸, 彌田智一
  • 雑誌名: 未来材料 巻: 8 ページ: 8-13
• [学会発表] Highly ordered porphyrin arrays accumulated on cylindrical phase segregation interface in liquid crystalline amphiphilic block copolymer thin film (2012)
  • 著者名/発表者名: 浅岡定幸
  • 学会等名: 日本化学会第92回春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 光エネルギー変換を目指したポルフィリン高配向集積化薄膜の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 秋元源祐, 浅岡定幸, 吉田博久, 他
  • 学会等名: 日本化学会第92回春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 高配向集光アンテナ薄膜の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅岡定幸
  • 学会等名: 分子系の複合電子機能第181委員会第11回研究会
  • 発表場所: 東京工業大学百年記念館
  • 年月日: 2011-07-15
• [学会発表] 光エネルギー変換を目指したポルフィリン高配向集積化薄膜の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青谷正嗣, 浅岡定幸, 吉田博久, 他
  • 学会等名: 第60回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] Regiospecific Accumlation of Porphyrins at the Normally Oriented Cylindrical Microphase Segregation Interface in the Liquid Crystalline Amphiphilic Block Copolymer Film (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Aotani, S. Asaoka, H. Yoshida, et al
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: Hawaii Convention Center(米国)
  • 年月日: 2010-12-18
• [学会発表] 垂直配向ナノシリンダー構造薄膜材料の精密分子設計 (2010)
  • 著者名/発表者名: 浅岡定幸, 青谷正嗣, 吉田博, 他
  • 学会等名: 第54回日本学術会議材料工学連合講演会
  • 発表場所: ハートピア京都
  • 年月日: 2010-10-25
• [学会発表] ミクロ相分離界面を利用したポルフィリンの環状集積化法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青谷正嗣, 浅岡定幸, 吉田博久, 他
  • 学会等名: 第59回高分子討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] 垂直配向ナノシリンダー構造薄膜材料の精密分子設計 (2010)
  • 著者名/発表者名: 浅岡定幸, 吉田博久, 彌田智一, 他
  • 学会等名: 第59回高分子討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] ミクロ相分離界面を利用したポルフィリンの環状集積化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青谷正嗣, 浅岡定幸, 吉田博久, 彌田智一, 他
  • 学会等名: 第59回高分子学会年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] ミクロ相分離界面を利用したポルフィリンの環状集積化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青谷正嗣, 浅岡定幸, 吉田博久, 彌田智一, 他
  • 学会等名: 第90回日本化学会春季年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] ポルフィリンを核とする両親媒性液晶ブロック共重合体のナノ相分離構造 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田駿介, 浅岡定幸, 吉田博久, 彌田智一, 他
  • 学会等名: 第90回日本化学会春季年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] ブロック共重合体のミクロ相分離界面へのポルフィリンの位置選択的集積化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青谷正嗣, 浅岡定幸, 吉田博久, 彌田智一, 他
  • 学会等名: 第58回高分子学会討論会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 両親媒性液晶ブロック共重合体薄膜の相分離界面の分子修飾-ヒスチジン残基を有する相分離界面への亜鉛ポルフィリンの集積 (2009)
  • 著者名/発表者名: 浅岡定幸, 吉田博久, 彌田智一, 他
  • 学会等名: 第89回日本化学会年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 高配向性ミクロ相分離構造のための液晶性ブロック共重合体の分子設計と分離材料への応用展開 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田邉貴文, 浅岡定幸, 吉田博久, 彌田智一, 他
  • 学会等名: 第57回高分子討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2008-09-26
• [図書] Recent Progress in Plastic Solar Cells : Control of Morphology at Heterojunction Interface. Bottom-up Nanofabrication : Supramolecules, Self-Assemblies, and Organized Films. (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Asaoka, T. Iyoda
  • 総ページ数: 197-228
  • 出版者: American Scientific Publishers
• [産業財産権] 自立性高分子薄膜 (2009)
  • 発明者名: 彌田智一,山本崇史,浅岡定幸,泉谷佑
  • 権利者名: 東京工業大学,京都工芸繊維大学
  • 産業財産権番号: 特開、2010-274359
  • 出願年月日: 2009-05-26
• [産業財産権] ミクロ相分離構造膜、及びその製造方法 (2009)
  • 発明者名: 彌田智一,浅岡定幸,鈴木幸光,中西治通,松本信一,有川英一
  • 権利者名: 東京工業大学,トヨタ自動車株式会社
  • 産業財産権番号: 特許、4403238
  • 取得年月日: 2009-11-13