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2020 年度 実施状況報告書

多励起子生成により光子定量反応を凌駕して分子変換する光触媒システムの創製

研究課題

研究課題/領域番号 20K05652
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

酒井 隼人  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (60708486)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード不斉 / アセン / 二量体 / 一重項分裂
研究実績の概要

本年度は最終目標として目指している不斉光触媒の基盤となるキラルなアセン二量体の合成に着手した。当初、キラルユニットとアセンの連結反応が複雑化し目的のキラル二量体を得ることできなかったが反応の条件、温度や反応触媒の検討を通して目的物を得ることに成功した。目的物とするキラルアセン二量体が得られたので、吸収および蛍光スペクトルの測定を行った。対応する単量体と二量体のスペクトルを比較すると、吸収スペクトルではアセンユニット間の電子カップリングに伴う長波長シフトが観測された。一方、蛍光スペクトル測定では二量体のスペクトルでは、単量体と比較すると、顕著な蛍光消光が観測され、一重項分裂の発現が示唆される結果が観測された。一重項分裂の発現が期待されたので、次に蛍光寿命測定を行った。単量体と比較し検討を行ったところ、二量体では短寿命成分が観測され、ここからも一重項分裂の発現が期待された。次に一重項分裂の発現を直接観測するため、合成したキラル二量体のピコ秒過渡吸収測定を検討した。その結果、1 ns以内に一重項状態から三重項状態へスペクトルが変化していく様子が観測され、合成したキラル二量体は一重項分裂発現特性を有することが明らかとなった。得られた結果を用いて三重項量子収率を算出したところ、100%を超える収率であった。このことからも一重項分裂が進行していることが明らかとなった。今後は反応触媒と組み合わせて触媒特性に関して評価をしていくことを計画している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は本研究課題において基盤となる一重項分裂発現が可能なキラルアセン二量体の合成であった。目的とするキラルアセン二量体の合成および得られた二量体分子で一重項分裂の発現に成功したことからおおむね順調に進行しているといえる。

今後の研究の推進方策

合成したキラルアセン二量体と反応触媒を組み合わせ、まず光触媒反応が進行するかを検討する。反応の進行が困難であった場合は、触媒の種類の変更など条件を精査することを計画している。また一重項分裂の効率が低いので、高効率化も計画している。

次年度使用額が生じた理由

本年度は既存の物質で賄う事が出来た為、予算を抑える事が出来た。次年度は光触媒反応の研究に使う、試薬やガラス器具、反応をモニターする装置などを購入する予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (7件)

  • [国際共同研究] タンペレ大学(フィンランド)

    • 国名
      フィンランド
    • 外国機関名
      タンペレ大学
  • [雑誌論文] Electrochemical Properties and Excited-State Dynamics of Azaperylene Derivatives2020

    • 著者名/発表者名
      Hirono Akitsu、Sakai Hayato、Kochi Shuntaro、Sato Tohru、Hasobe Taku
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 124 ページ: 9921~9930

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.0c07532

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room-Temperature Pentacene Fluids: Oligoethylene Glycol Substituent-Controlled Morphologies and Singlet Fission2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshino Keisuke、Sakai Hayato、Shoji Yoshiaki、Kajitani Takashi、Anetai Hayato、Akutagawa Tomoyuki、Fukushima Takanori、Tkachenko Nikolai V.、Hasobe Taku
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 124 ページ: 11910~11918

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.0c09754

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] フェロセンをリンカーとするペンタセン二量体の合成と分光特性2021

    • 著者名/発表者名
      早坂 稜、酒井 隼人、羽曾部 卓
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会 (2021)
  • [学会発表] ペンタセン-Au25ナノクラスター連結体の合成と励起ダイナミクス評価2021

    • 著者名/発表者名
      酒井 隼人、細川 泰長、Tkachenko Nikolai、根岸 雄一、羽曾部 卓
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会 (2021)
  • [学会発表] テトラセンダイマーおよびオリゴマーにおける一重項分裂2021

    • 著者名/発表者名
      中村 俊太、酒井 隼人、婦木 正明、小堀 康博、Tkachenko Nikolai、羽曾部 卓
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会 (2021)
  • [学会発表] 四重水素結合部位を有するペンタセン誘導体の合成と会合特性2021

    • 著者名/発表者名
      小池 直樹、中村 俊太、酒井 隼人、羽曾部 卓
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会 (2021)
  • [学会発表] 機能性リンカーを有するアセン二量体の合成と光物性評価2020

    • 著者名/発表者名
      津田絢斗、酒井隼人、羽曾部卓
    • 学会等名
      2020年光化学web討論会
  • [学会発表] Excitation Dynamics of Binaphthyl-Bridged Chiral Acene Dimers2020

    • 著者名/発表者名
      Hayato Sakai, Nikolai Tkachenko, Taku Hasobe
    • 学会等名
      2020年光化学web討論会
  • [学会発表] Singlet Fission in Tetracene Molecular Wires2020

    • 著者名/発表者名
      Shunta Nakamura, Hayato Sakai, Nikolai V. Tkachenko, Taku Hasobe
    • 学会等名
      2020年光化学web討論会

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公開日: 2021-12-27  

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